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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltekontur für ein Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 umfassend wenigstens zwei Erhöhungen, welche dafür vorgesehen sind, beim Verbinden des Bauteils mit einem zweiten Bauteil durch ein die Bauteile gegeneinander verspannendes lösbares Verbindungsmittel wenigstens teilweise in eine Oberfläche des zweiten Bauteils eingeprägt zu werden, wobei die Erhöhungen jeweils zwischen zwei Vertiefungen angeordnet sind, welche einen beim Einprägen der Erhöhungen aufgeworfenen Materialanteil aufnehmen.
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Die
EP 2 333 354 A1 offenbart eine Schraub- oder Nietverbindung. Diese dient dem Verbinden wenigstens zweier Bauteile, welche mit Kontaktflächen aufeinander aufsetzen. Weiterhin ist eine Öffnung für ein Verbindungsmittel vorgesehen, um die beiden Bauteile gegeneinander zu verspannen. Die Kontaktflächen des ersten Bauteils sind um die Öffnung für das Verbindungsmittel herum angeordnet, wobei sie durch radial um die Öffnung herum gelegene Aussparungen in einzelne Ringsegmente geteilt sind. Zwischen je zwei dieser Aussparungen ist jeweils ein Vorsprung angeordnet. In Bezug auf die Höhenlage der Kontaktflächen sind diese zwischen den Aussparungen und Vorsprüngen gelegen. Die Aussparungen dienen dazu, einen beim Verbinden der Bauteile durch die eindringenden Vorsprünge aufgeworfenen Materialanteil aufzunehmen. Aufgrund der Anordnung und Ausgestaltung der Aussparungen sind die Vorsprünge vollständig von den Kontaktflächen getrennt.
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Die
DE 673 924 A offenbart eine Schraubensicherung. Dabei sind Zahnsperren an einer Mutter oder Schraube vorgesehen, welche Werkstoff einer gegenüberliegenden Werkstoffoberfläche durch plastische Verformung in sperrenden Eingriff mit der Mutter oder Schraube bringen. Insofern scheint ein selbstsperrendes Befestigungselement beschrieben zu werden, wobei eine plastische Verformung durch die Drehbewegung der Mutter bewirkt wird.
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Die
US 4,808,050 A offenbart ein selbstsicherndes Verbindungsmittel in Form einer Schraube, deren den Gewindeschaft umgreifende Oberfläche ihres Schraubenkopfes eine Vielzahl von Riffelungen in der Form von Zähnen aufweist.
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Die
US 2,112,494 A offenbart – ähnlich wie bereits die
DE 673 924 A und die
US 4,808,050 A – ein drehbares Verbindungsmittel in Form einer Schraube. Der Schraubenkopf hat an seiner Unterseite Schneidkanten denen voran Aufnahmen zugeordnet sind.
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Die Anforderungen an die Verbindung von Bauteilen richten sich insbesondere nach deren Verwendung und den zu erwartenden Einflüssen. Im Wesentlichen wird dabei zunächst zwischen unlösbaren und lösbaren Verbindungen unterschieden. Unlösbare Verbindungen ermöglichen mitunter hoch belastbare und dauerhaft haltbare Verbindungen, beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen. Allerdings geht eine nachträgliche Trennung der Bauteile mit einer Zerstörung der Verbindung einher und ist demnach erschwert oder gar unmöglich.
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Demgegenüber bieten lösbare Verbindungen entsprechende Vorteile, welche durch lösbare Verbindungsmittel wie beispielsweise Schrauben geschaffen werden können. Je nach deren Auslegung sind derartige Verbindungen ebenfalls hoch belastbar. Überdies ermöglichen sie in der Regel eine problemlose Trennung der so miteinander verbundenen Bauteile. Dabei kommt insbesondere der Sicherung von lösbaren Verbindungen eine mitunter hohe Bedeutung zu. Ziel ist Herstellung einer dauerhaften Verbindung, welche beispielsweise auch bei wechselnden Belastungen und/oder Vibrationen sowie dem Kriechen und dem Dehnen der verwendeten Materialien beibehalten bleibt. Dabei sollte insbesondere die über das Verbindungsmittel anfangs aufgebrachte Vorspannkraft zum gegenseitigen Verspannen der Bauteile über den Nutzungszeitraum beibehalten bleiben.
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Um bei lösbaren Verbindungen die Übertragbarkeit von Querkräften zu erhöhen, ist die Anordnung von Haltekonturen im Kontaktbereich zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen bekannt. Deren Wirkweise ist ähnlich wie bei einer Sperrverzahnung auf der Unterseite eines Schraubenkopfes, welche primär der Erhöhung des Losdrehmoments dient. So können besagte Haltekonturen an wenigstens einem der zu verbindenden Bauteile angeordnet sein, welche Erhöhungen beispielsweise in Form von Verzahnungen oder Kugelkalotten besitzen. Auf diese Weise werden beim Anziehen des Verbindungsmittels die beiden Bauteile derart gegeneinander verspannt, dass die Erhöhungen des einen Bauteils in die Oberfläche des anderen Bauteils eingeprägt werden. Die beim Einprägen der Erhöhungen in die Oberfläche erfolgende plastische Verdrängung eines Materialanteils erzeugt eine ineinander greifende Geometrie. Auf diese Weise wird der aufgrund der Verspannung erzeugte Reibschluss durch einen Formschluss ergänzt.
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In der Praxis ist allerdings ersichtlich, dass die an sich vorteilhafte Anordnung solcher Haltekonturen mitunter keine dauerhaft haltbare Verbindung ermöglicht. So kommt es regelmäßig zu nachträglichen Verlusten bei der aufgebrachten Vorspannkraft oder gar zum Lösen der Verbindung. Ursächlich hierfür sind die auf der Oberfläche aufgeworfenen Materialbereiche, welche auf die Verdrängung von Materialeinteilen während des Einprägens zurückzuführen sind. Hierdurch kommt es zu einer undefinierten Anlagefläche zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen. Die aufgeworfenen Materialanteile und das von der aufgebrachten Vorspannkraft abhängige Eindringen der Erhöhungen in die Oberfläche stehen somit einem definierten und insbesondere ebenen Kontaktbereich zwischen den Bauteilen entgegen. Hierdurch können die Erhöhungen mit der Zeit weiter unkontrolliert in die Oberfläche eindringen, was zwangsläufig zu einem Verlust an Vorspannkraft führt. Aufgrund des so herabgesetzten Losdrehmoments besteht zudem die Gefahr des Lösens der Verbindung.
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Angesichts dieser Beobachtungen und den damit einhergehenden nachteiligen sowie möglichen und entsprechend risikoreichen Auswirkungen bieten die Ausgestaltung derartiger Haltekonturen sowie die Art und Weise zur Schaffung solcher lösbaren Verbindungen weiterhin Raum für Verbesserungen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Haltekontur für ein Bauteil dahingehend zu verbessern, dass diese im Kontaktbereich zu einem anderen Bauteil eine definierte und insbesondere kontrollierte Anlage ermöglichen, wodurch eine nachträgliche Herabsetzung der bei der Herstellung einer lösbaren Bauteilverbindung aufgebrachten Vorspannkraft während der Nutzungsdauer ausgeschlossen ist oder zumindest nur noch begrenzt eintreten kann.
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Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe mit einer Haltekontur mit den Merkmalen des Anspruchs 1, aufweisend zumindest zwei als Ring ausgeführte Plateaus, welche um ein Zentrum der Haltekontur herum angeordnet sind, wobei ein inneres Plateau und ein äußeres Plateau gebildet sind, welche im verbundenen Zustand der Bauteile einen zumindest bereichsweisen Kontakt zur Oberfläche des zweiten Bauteils aufweisen, wobei die Plateaus bezogen auf ihre Höhenlage zwischen den Vertiefungen und Erhöhungen angeordnet sind, wobei sich die Erhöhungen radial zwischen den ringförmigen Plateaus erstrecken, und wobei ein sich zwischen den Plateaus erstreckender Grund der jeweiligen Vertiefungen ringsegmentförmig ausgeführt ist.
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Hiernach wird nachfolgend eine Haltekontur beschrieben, welche insbesondere für die Anordnung an einem Bauteil vorgesehen ist, um dieses mit einem weiteren Bauteil lösbar zu verbinden. So ist die in Rede stehende Haltekontur besonders bevorzugt an und/oder in einem solchen Bauteil an und/oder eingebracht oder einzubringen. Besagte Haltekontur umfasst dabei wenigstens zwei Erhöhungen. Als Erhöhung wird im Sinne der Erfindung ein Teilbereich auf der Oberfläche der Haltekontur verstanden, welcher über die Ebene der Oberfläche hinaus ragt und somit vorspringt. So kann eine solche Erhöhung als auch Vorsprung bezeichnet werden.
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In jedem Fall muss eine solche Erhöhung die Eigenschaft aufweisen, beim Verbinden des mit der Haltekontur ausgestatteten Bauteils mit einem weiteren zweiten Bauteil wenigstens teilweise in die Oberfläche des zweiten Bauteils eingeprägt werden zu können. In vorteilhafter Weise findet hierfür ein lösbares Verbindungsmittel Verwendung, durch welches die beiden Bauteile gegeneinander verspannt werden können. Mit anderen Worten werden hierbei die beiden Bauteile durch eine über das lösbare Verbindungsmittel aufgebrachte Vorspannkraft zumindest bereichsweise mit ihren jeweiligen Oberflächen aufeinander gepresst. Hierbei kann die Vorspannkraft beispielsweise über ein Drehmoment erzeugt werden. So kann das Verbindungsmittel beispielsweise entsprechende Steigungen aufweisen, um die rotatorische Bewegung beim Erzeugen des Drehmoments in eine translatorische Bewegung umzusetzen. Während der Annäherung der beiden Bauteile können dann die Erhöhungen der Haltekontur des einen Bauteils in die Oberfläche des anderen Bauteils eindringen.
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Die Haltekontur weist zumindest zwei Vertiefungen auf. Die Vertiefung ist dazu ausgebildet, um einen durch das Eindringen der Erhöhung in die Oberfläche des zweiten Bauteils verdrängten und über die Oberfläche hinaus aufgeworfenen Materialanteil aufzunehmen. Somit stellt die Vertiefung ein Stauvolumen dar, in welches hinein sich der beim Eindringen der Erhöhung zwangsläufig aufwerfende Materialanteil des zweiten Bauteils erstrecken kann.
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Auf diese Weise wird in besonders vorteilhafter Weise die Voraussetzung geschaffen, dass die unabwendbaren Verwerfungen auf der Oberfläche des zweiten Bauteils durch aufgeworfene Materialanteile zwar zugelassen werden, allerdings keinerlei nachteilige Auswirkungen haben. Da ein derartig aufgeworfener Materialanteil eine unregelmäßige und somit undefinierte Oberfläche erzeugt, macht sich die Erfindung die Erkenntnis zum Einbringen wenigstens einer Vertiefung zunutze, in welche hinein sich besagter Materialanteil erstrecken kann. Hierdurch werden die eigentlichen Kontaktbereiche zwischen den beiden Bauteilen auf solche Regionen beschränkt, welche auch nach dem Eindringen der Erhöhung einen unveränderten da ungestörten Oberflächenbereich aufweisen. Im Ergebnis werden die im Stand der Technik üblichen, durch die unkontrolliert aufgeworfenen Materialanteile nur punktuell vorhandenen Kontaktbereiche quasi ausgespart, da die eigentlichen Anlageflächen zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen um den Bereich der Aussparung reduziert werden, in welcher sich dann der verdrängte Materialanteil befindet. Da dieser selbst nun nicht mehr als Kontaktbereich zu dem anderen Bauteil zählt, ist die verbleibende Anlagefläche auch weiterhin als definiert, insbesondere plan anzusehen.
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Um nun eine kontrollierte Anlagefläche für ein definiertes Eindringen der Erhöhung in die Oberfläche des anderen Bauteils zu schaffen, weist die zuvor aufgezeigte Haltekontur ferner zumindest zwei Plateaus auf. Als Plateau im Sinne der Erfindung wird eine Fläche oder eine Region der Haltekontur verstanden, welche in Bezug auf ihre Höhenlage gegenüber den restlichen Teilen der Haltekontur zwischen der Vertiefung und der Erhöhung liegt.
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Mit anderen Worten besitzen Vertiefung und Erhöhung in Bezug auf ihren jeweils niedrigsten oder höchsten Punkt gegenüber und parallel zur Oberfläche des Bauteils mit der Haltekontur eine definierte Höhenlage. Hierbei springt ein Grund der Vertiefung bevorzugt gegenüber der Ebene der sie umgebenden Oberfläche des Bauteils zurück, während eine Stirnseite der Erhöhung bevorzugt gegenüber der Ebene der sie umgebenden Oberfläche des Bauteils vorspringt. Hiernach ist das erfindungsgemäße Plateau in Bezug auf die Höhenlage seines höchsten bzw. niedrigsten Punktes zwischen den Höhenlagen von Vertiefung und Erhöhung angeordnet. Dabei ist das Plateau so ausgestaltet, dass dieses im verbundenen Zustand der beiden Bauteile einen zumindest bereichsweisen Kontakt zur Oberfläche des zweiten Bauteils aufweist. Folglich handelt es sich bei dem Plateau um eine Begrenzungsfläche, welche ab einer bestimmten Tiefe des Eindringens der Erhöhung in die Oberfläche des zweiten Bauteils auf einen Bereich seiner Oberfläche aufläuft.
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Über eine Variation der Höhenlagen von Vertiefung, Plateau und Erhebung kann eine vorteilhafte Einstellung insbesondere der aufzubringenden und/oder aufbringbaren Vorspannkraft erfolgen. So wird die mögliche Eindringtiefe der Erhebung maßgeblich durch den Abstand der Höhenlagen von Erhebung und Plateau zueinander bestimmt. Demgegenüber orientiert sich die Höhenlage der Vertiefung an dem bei der so eingestellten Eindringtiefe zu erwartenden Volumen des verdrängten und insbesondere aufgeworfenen Materialanteils.
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Vorliegend wird somit eine überaus vorteilhafte Ausgestaltung einer solchen Haltefläche aufgezeigt, welche neben der kontrollierten Aufnahme der sich zwangsläufig beim Verspannen der beiden Bauteile ergebenden Verwerfungen der Oberfläche eine geometrisch definierte Kontrollfläche in Form des wenigstens einen Plateaus bereitstellt. Die somit als Auflager dienenden Bereiche des Plateaus sind dabei in Bezug auf ihre aktive und somit belastete Fläche zu bemessen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass diese die sich aus der aufzubringenden Vorspannung ergebenden Kräfte ohne ein elastisches und/oder plastisches Verformen des Plateaus selbst sowie der Region der Oberfläche, auf welcher das Plateau zum Aufliegen kommt, aufnehmen sowie übertragen kann. Folglich richtet sich die Bemessung der Fläche des Plateaus insbesondere nach der jeweils aufnehmbaren Flächenpressung des Plateaus selbst und/oder der Oberfläche des jeweils anderen Bauteils. Auf diese Weise kann das im Stand der Technik nachteilige nachträgliche Einsinken der Erhöhung in die Oberfläche des gegenüberliegenden Bauteils wirksam vermieden werden.
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Im Rahmen der Erfindung ist ferner berücksichtigt, dass es sich bei der Haltekontur selbstverständlich auch um ein zusätzliches Bauteil handeln kann, welches dann eines oder mehrere der zuvor und/oder nachfolgend beschriebenen Merkmale aufweist. Dieses kann folglich auch als separates Bauteil in einem Kontaktbereich zwischen den beiden lösbar miteinander zu verbindenden Bauteilen eingebracht werden.
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Die Lage des Plateaus in Bezug auf seine Entfernung zur Erhebung ist in vorteilhafter Weise so zu wählen, dass der durch die Einprägung der Erhebung in die Oberfläche aufgeworfene Materialanteil innerhalb der Vertiefung aufgenommen werden kann. Die Vertiefung sollte dabei ein ausreichendes Stauvolumen zur Verfügung stellen, welches entsprechend des zu erwartenden Volumenanteils an verdrängtem Material zu bemessen ist.
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Vorgesehen ist, dass die Haltekontur wenigstens zwei Vertiefungen aufweist. Hierbei ist vorgesehen, dass die Erhöhung zwischen diesen beiden Vertiefungen angeordnet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das durch die Erhebung verdrängte und insbesondere über die Oberfläche hinaus aufgeworfene Material unmittelbar im Bereich seiner Entstehung über die an die Erhöhung angrenzenden Vertiefungen zu zwei seiner Seiten hin aufgenommen werden kann.
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Eine bevorzugte Weiterführung der Erfindung richtet sich an die vorteilhafte Ausgestaltung der Erhebung, welche zwischen zwei der Vertiefungen angeordnet ist. So kann die Erhöhung der Haltekontur in ihrem Querschnitt zwei gegenüberliegende Flanken aufweisen, welche sich von dem jeweiligen Grund der beiden Vertiefungen zu einer Stirnseite der Erhöhung hin erstrecken. Besonders bevorzugt sind besagte Flanken dabei plan ausgestaltet, um einen möglichst geringen Widerstand beim Eindringen der Erhöhung in die Oberfläche des gegenüberliegenden Bauteils aufzuweisen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung dieser Flanken ist angedacht, dass diese derart zueinander geneigt sein können, dass sich die Erhöhung zu ihrer Stirnseite hin verjüngt. Mit anderen Worten weist die Erhebung somit in ihrem Querschnitt eine dreiecksförmige Kontur oder die Form eines gleichschenkligen Trapezes auf. Hierdurch wirken die so geneigten Flanken wie Rampen, auf welchen das beim Eindringen der Erhebung verdrängte Material auflaufen und in die Vertiefung oder die Vertiefungen hinein ausweichen kann. Auf diese Weise wird dem Eindringen der Erhöhung ein möglichst geringer Widerstand entgegengesetzt, um den vorteilhaften Formschluss zwischen Erhöhung und dem diese umgebenden Material des gegenüberliegenden Bauteils zu erhalten.
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Mit Bezug auf das kontrollierte Aufliegen der miteinander verbundenen Bauteile ist erfindungsgemäß angedacht, dass die Haltekontur wenigstens zwei Plateaus aufweist. Hierbei weisen die beiden Plateaus eine jeweils ringförmige Ausgestaltung auf. Es ist vorgesehen, dass die so ausgestalteten Plateaus in vorteilhafter Weise in Form zweier ineinander gesetzter Ringe ausgebildet und angeordnet sein können. Durch die ringförmige Ausgestaltung der Plateaus wird eine vorteilhafte Verteilung der beim Verspannen der beiden Bauteile auftretenden Flächenpressungen erreicht, welche sich gleichmäßig über einen Großteil der Haltekontur verteilen kann. In diesem Zusammenhang erstreckt sich die wenigstens eine Erhebung zwischen den so ausgestalteten Plateaus. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise der verbleibende Raum zwischen den Plateaus genutzt, um die Erhebung innerhalb der Haltekontur anzuordnen.
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Gemäß einer Weiterführung ist angedacht, dass die Haltekontur eine Vielzahl an Vertiefungen und jeweils zwischen zwei Vertiefungen gelegenen Erhebungen aufweisen kann. In Bezug auf die ringförmige Ausgestaltung der Plateaus ist dabei insbesondere der sich zwischen jeweils zwei der Erhebungen erstreckende Grund der jeweiligen Vertiefung so ausgeführt, dass dieser die Form eines Ringsegments aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass die Erhebungen selbst einen über ihre Erstreckung zwischen den ringförmigen und ineinander gesetzten Plateaus gleichbleibenden Querschnitt aufweisen können, während die Vertiefungen die ringförmige Struktur der Plateaus aufnehmen. Auf diese Weise wird über die gesamte Erstreckung der Erhebungen hinweg ein gleichmäßiger Widerstand in Bezug auf das Eindringen der Erhebungen in die Oberfläche des gegenüberliegenden Bauteils erreicht. Hierdurch wird eine ebenfalls gleichmäßige Verdrängung von Materialanteilen ermöglicht, für welche in den Vertiefungen ausreichender Stauraum zu deren Aufnahme zur Verfügung steht. Im Ergebnis wird somit die gesamte Fläche der Haltekontur ideal genutzt, um die gemäß der Erfindung erforderliche Ausgestaltung mit Erhebungen in Kombination mit Vertiefungen und Plateaus zu realisieren.
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Dank dieser Ausgestaltung erhält die Haltekontur eine Symmetrie mit n-zähliger Drehachse, wobei "n" für die Anzahl der vorhandenen Erhebungen steht.
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Die zuvor aufgezeigte Haltekontur und das damit ausgestattete und nachfolgend beschriebene Bauteil stellen eine überaus vorteilhafte Möglichkeit zur Verfügung, um eine dauerhaft haltbare lösbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen zu schaffen. Durch die vorgestellte Ausgestaltung der Haltekontur ermöglicht diese im Kontaktbereich zu einem anderen Bauteil eine definierte und insbesondere kontrollierte Anlage, wodurch eine nachträgliche Herabsetzung der bei der Herstellung einer lösbaren Bauteilverbindung aufgebrachten Vorspannkraft während der Nutzungsdauer ausgeschlossen ist oder zumindest nur noch begrenzt eintreten kann.
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Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Haltekontur bleiben der durch das Einprägen der Erhöhungen etablierte Formschluss und insbesondere der durch die anfangs aufgebrachte Vorspannkraft erzeugte Reibschluss dauerhaft erhalten. Auf diese Weise ist nunmehr die dauerhaft belastbare und sichere lösbare Verbindung zwischen Bauteilen ermöglicht. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den miteinander zu verbindenden Bauteilen um metallische Bauteile. Weiterhin bevorzugt weisen zumindest die Erhöhungen des die Haltekontur aufweisenden Bauteils eine Härte auf, welche über der Härte jener Bereiche der Oberfläche des Bauteils liegt, mit welchem das die Haltekontur aufweisende Bauteil verbunden werden soll oder ist.
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Ein Bauteil kann die zuvor aufgezeigte Haltekontur aufweisen. Hierbei können Bauteil und Haltekontur unabhängig voneinander ausgeführte Ausgestaltungen besitzen. So kann es sich bei dem Bauteil um ein solches handeln, welches beispielsweise eine eckige oder unsymmetrische dreidimensionale Geometrie aufweist. Demgegenüber kann die Haltekontur an einer Fläche dieses Bauteils angeordnet sein, wobei die Haltekontur selbst beispielsweise eine rotationssymmetrische Ausgestaltung besitzen kann. Selbstverständlich kann die Haltekontur dabei auch unsymmetrisch ausgebildet sein, um sich beispielsweise an die Form- oder Flächengestaltung des Bauteils besser anpassen zu können. Hierbei sind Haltekontur und Bauteil bevorzugt so aufeinander abgestimmt, um eine vorteilhafte Bauteilverbindung im Sinne des Erfindungsgedankens zu ermöglichen.
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Umgekehrt kann das Bauteil selbst einen rotationssymmetrischen Querschnitt besitzen, während die Haltekontur eine unsymmetrische Ausgestaltung aufweist. Alternativ hierzu können zumindest die Fläche des Bauteils, an welchem die Haltekontur angeordnet ist oder aber das Bauteil selbst und die Haltekontur eine rotationssymmetrische Ausgestaltung aufweisen.
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Im Rahmen der Erfindung wird insbesondere eine rotationssymmetrische Ausgestaltung der Haltekontur in Kombination mit einer im Zentrum der Haltekontur angeordneten Durchgangsöffnung oder Durchgangsbohrung als vorteilhaft erachtet. Dabei dient die Durchgangsöffnung oder -bohrung der Aufnahme eines Befestigungsmittels, um die miteinander zu verbindenden Bauteile miteinander zu verspannen. Aus der rotationssymmetrischen Ausgestaltung der Haltekontur um besagte Durchgangsöffnung oder -bohrung herum ergibt sich der Vorteil einer einfachen Skalierbarkeit. Dabei verändern sich die einzelnen Flächenanteile des oder der Plateaus sowie der Vertiefung oder Vertiefungen und der Erhöhung oder Erhöhungen bei unterschiedlichen Durchmessern für die Durchgangsöffnung oder -bohrung im gleichen Maße. Ähnlich einer Zielscheibe passen sich dabei die jeweils um das Zentrum mit der Durchgangsöffnung oder -bohrung verteilten Bestandteile der Haltekontur in Form von Ringsegmenten und/oder Ringen gleichmäßig an die Abmessungen der Durchgangsöffnung oder -bohrung an. Auf diese Weise wird in besonders vorteilhafter Weise eine grundsätzlich gleichmäßige Flächenpressung im Bereich der Haltekontur zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen erreicht.
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In diesem Zusammenhang sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Haltekontur vor, dass sich bei deren rotationssymmetrischen Ausgestaltung die Erhöhungen radial von deren Zentrum aus erstrecken. Weiterhin kann hierbei das wenigstens eine Plateau in Form wenigstens eines Ringes um das Zentrum der Haltekontur herum verlaufen. In dieser Ausgestaltung weisen die jeweils zwischen den Erhöhungen gelegenen Vertiefungen dann die Form von Ringsegmenten auf. Dabei sind die Volumenanteile von Erhöhungen und Vertiefungen bevorzugt so verteilt, dass die Vertiefungen mindestens dem Volumen der Erhöhungen entsprechen. Bevorzugt ist das Volumen der Vertiefungen gegenüber dem verdrängten Materialvolumen größer eingestellt, um eine ausreichende Sicherheit für dessen Aufnahme zu gewährleisten. Mit anderen Worten ist hierdurch sichergestellt, dass das durch die Erhöhungen verdrängte Material des anderen Bauteils grundsätzlich ausreichend Raum zu dessen Aufnahme innerhalb der Vertiefungen vorfindet. Weiterhin ist dieses Verhältnis unabhängig von dem Durchmesser der Durchgangsöffnung oder -bohrung, da dieses bei sich ändernden Durchmessern erhalten bleibt.
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Als mögliche Anwendungsbeispiele wären Verbindungen zwischen Bauteilen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen zu nennen. So kann die Haltekontur beispielsweise an einem Hilfsrahmen oder der Karosserie eines Fahrzeugs angeordnet sein, wobei die Haltekontur beim Verbinden des Hilfsrahmens mit der Karosserie zwischen diesen angeordnet sein kann; näherhin zwischen oder an wenigstens einer der Fügeflächen. Bevorzugt ist die Haltekontur dabei an jenem Bauteil angeordnet, welches gegenüber dem anderen Bauteil eine höhere Härte besitzt. Auf diese Weise kann sich die Haltekontur in das jeweils weichere Material des anderen Bauteils einprägen.
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Mit Blick auf ein mit einer wie zuvor aufgezeigten Haltekontur ausgestattetes Bauteil ist vorgesehen, dass es sich bei diesem bevorzugt um eine Hülse handelt. Unter einer Hülse wird im Sinne der Erfindung ein rohrförmiger Körper verstanden, dessen Wandung sich bevorzugt rotationssymmetrisch um eine Mittelachse herum erstreckt. Dabei sind die Enden der Hülse bevorzugt offen ausgestaltet, so dass die Hülse der zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Verbindungsmittels dienen kann, welches dann durch die folglich hohle Hülse hindurch anordenbar ist. In diesem Zusammenhang ist angedacht, dass die Haltekontur bevorzugt an wenigstens einer Stirnseite der Hülse angeordnet ist. Auf diese Weise können ein rotationssymmetrischer Querschnitt des Bauteils und eine rotationssymmetrische Ausgestaltung der Haltekontur um die Längsachse des Bauteils herum in idealer Weise miteinander kombiniert werden.
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Hierdurch kann das so ausgestaltete Bauteil in Form der Hülse in vorteilhafter Weise mit seiner die Haltekontur aufweisenden Stirnseite an das andere Bauteil angelegt werden. Anschließend werden besagte Bauteile dann über ein durch die Hülse hindurch angeordnetes lösbares Verbindungsmittel gegeneinander verspannt, wobei sich die Haltekontur; näherhin deren Erhebungen in die Oberfläche des anderen Bauteils einprägen. Dank der mittigen Anordnung des Verbindungsmittels wird die durch dieses aufgebrachte Kraft gleichmäßig auf die Stirnseite und somit auf die Haltekontur verteilt.
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Bei einer Bauteilverbindung sind zwei Bauteile miteinander verbunden. Wenigstens eines der beiden Bauteile besitzt eine Haltekontur. Besagte Haltekontur ist bevorzugt so ausgestaltet wie zuvor beschrieben. Dabei ist die Haltekontur in einem Kontaktbereich zwischen den beiden miteinander verbundenen Bauteilen angeordnet. Besonders bevorzugt sind die beiden Bauteile durch ein diese verbindendes lösbares Verbindungsmittel derart gegeneinander verspannt, dass eine Erhöhung der Haltekontur des einen Bauteils unter Aufwurf eines Materialanteils des anderen Bauteils wenigstens teilweise in einen Bereich einer Oberfläche des anderen Bauteils eingeprägt.
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Erfindungsgemäß ist der dabei aufgeworfene Materialanteil in einer Vertiefung der Haltekontur aufgenommen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die sich durch die aufgeworfenen Materialanteile ergebenden Verwerfungen keine unkontrollierte Anlage der beiden Bauteile zueinander bewirken. Dabei ist die Erhöhung derart tief in die Oberfläche des gegenüberliegenden Bauteils eingeprägt, dass ein in seiner Höhenlage zwischen der Vertiefung und der Erhöhung gelegenes Plateau der Haltekontur einen zumindest bereichsweisen Kontakt zu der Oberfläche des anderen Bauteils aufweist.
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Die sich bei dieser Form einer Bauteilverbindung ergebenden Vorteile wurden bereits im Rahmen der zuvor vorgestellten Haltekontur und des damit ausgestatteten Bauteils erläutert, so dass an dieser Stelle auf die entsprechenden Ausführungen innerhalb der vorliegenden Beschreibung verwiesen wird. Dies gilt im Übrigen auch für die nachfolgende Erläuterung in Bezug auf die erfindungsgemäße Bauteilverbindung.
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So kann gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Bauteilverbindung zumindest die Erhöhung der Haltekontur des einen Bauteils eine gegenüber dem verdrängten Materialanteil des anderen Bauteils erhöhte Härte aufweisen.
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Mit der Erfindung kann ferner eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen hergestellt werden. Bei dieser Bauteilverbindung kann es sich bevorzugt um eine wie zuvor beschriebene Bauteilverbindung handeln. Hiernach ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Bauteile eine Haltekontur besitzt. Besonders bevorzugt kann die Haltekontur so ausgestaltet sein, wie zuvor beschrieben. Eine Maßnahme des Verfahrens sieht vor, dass die beiden Bauteile durch ein lösbares Verbindungsmittel derart gegeneinander verspannt werden, dass eine Erhöhung der Haltekontur des einen Bauteils unter Aufwurf eines Materialanteils des anderen Bauteils wenigstens teilweise in eine Oberfläche des anderen Bauteils eingeprägt wird.
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Während des Verspannens der beiden Bauteile wird der aufgeworfene Materialanteil in eine Vertiefung der Haltekontur hinein verdrängt. Dabei wird die Erhöhung der Haltekontur so tief in die Oberfläche des anderen Bauteils eingeprägt, bis ein in seiner Höhenlage zwischen der Vertiefung und der Erhöhung gelegenes Plateau der Haltekontur zumindest bereichsweisen Kontakt zur Oberfläche aufweist.
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In den folgenden Figuren sind Ausgestaltungen eines Bauteils mit einer Haltekontur nach dem Stand der Technik dargestellt. Es zeigen:
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1 einen schematische Darstellung eines Bauteils mit einer Haltekontur im Stand der Technik in einer stirnseitigen Ansicht,
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2 das Bauteil aus dem Stand der Technik der 1 in einem Schnitt durch einen Teil seines Querschnitts in Kombination mit einem Teilschnitt durch ein weiteres Bauteil sowie
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3 das Ergebnis der Annäherung der beiden Bauteile aus 2 im Stand der Technik und deren Verspannung gegeneinander.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand in den nachfolgenden Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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4 ein erfindungsgemäßes Bauteil mit einer erfindungsgemäßen Haltekontur in selber Darstellung wie 1 sowie
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5 das erfindungsgemäße Bauteil aus 4 in einem Schnitt durch einen Teil seines Querschnitts in selber Darstellungsweise wie in den 2 und 3.
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Es sei an dieser Stelle betont, dass die in den nachfolgend beschriebenen 1 bis 3 gezeigten Bauteile und insbesondere deren Haltekontur eine jeweils mögliche und im Stand der Technik bekannte Ausgestaltung zeigen. Dieser gegenüber ist in den 4 und 5 die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Haltekontur und eines damit ausgestatteten Bauteils gezeigt, wie sie im Rahmen der Erfindung beansprucht wird. 1 zeigt zunächst den Stand der Technik für ein erstes Bauteil A, welches eine Haltekontur 1 besitzt. Das Bauteil A ist dazu ausgebildet, um mit einem weiteren hier nicht näher gezeigten zweiten Bauteil B verbunden zu werden. Zur Vereinfachung ist das erste Bauteil A nur hälftig bis zu einer Symmetrieebene c gezeigt, an welcher das Bauteil A gespiegelt werden kann. Die Haltekontur 1 umfasst wenigstens eine Erhöhung 2, von denen vorliegend vereinfacht insgesamt drei dargestellt sind. Besagte Erhöhungen 2 sind dafür vorgesehen, um beim Verbinden des hier gezeigten ersten Bauteils A mit dem hier nicht gezeigten zweiten Bauteil B durch ein ebenfalls nicht gezeigtes und die beiden Bauteile A, B gegeneinander verspannendes lösbares Verbindungsmittel wenigstens teilweise in eine Oberfläche des zweiten Bauteils B eingeprägt zu werden.
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Wie zu erkennen, ist das vorliegende erste Bauteil A in Form einer Hülse ausgestaltet, wobei das nicht gezeigte lösbare Verbindungsmittel beispielsweise in Form einer Schraube durch einen Hohlraum 3 des ersten Bauteils A hindurch angeordnet werden kann. Weiterhin sind die Erhebungen 2 auf einer Stirnseite 4 des ersten Bauteils A angeordnet. Hierbei sind die Erhebungen von einer äußeren Mantelfläche 5 und einer inneren Mantelfläche 6 des in Form einer Hülse ausgebildeten ersten Bauteils A beabstandet. Dabei überragen die Erhebungen 2 die Stirnseite 4, wie in einem durch das erste Bauteil A verlaufenden Schnitt d ersichtlich, welcher in 2 näher gezeigt ist.
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2 zeigt den Schnitt c durch das erste Bauteil A. Vorliegend ist auch ein Teil des bereits zuvor erwähnten zweiten Bauteils B ersichtlich. Beide Bauteile A, B sind derart einander angenähert, dass eine Stirnseite 7 der Erhebung 2 an einem Bereich einer Oberfläche 8 des zweiten Bauteils B anliegt. Der hier gezeigte Zustand ist derjenige, bevor die beiden Bauteile A, B über das nicht gezeigte lösbare Verbindungsmittel mit einer Kraft E in eine Richtung f gegeneinander verspannt werden. Das Ergebnis der Verspannung wird in 3 verdeutlicht.
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3 ist das Ergebnis zu entnehmen, welches sich nach dem Verspannen der miteinander verbundenen Bauteile A, B einstellt. Wie zu erkennen, wurde die Erhöhung 2 mit seiner Stirnseite 7 voran beim Verbinden des ersten Bauteils A mit dem zweiten Bauteil B zumindest teilweise in dessen Oberfläche 8 des zweiten Bauteils B eingeprägt. Aufgrund der in die Oberfläche 8 des zweiten Bauteils B eingedrungenen Erhöhung 2 wurde ein nicht näher gezeigter Teil des Materials des zweiten Bauteils B komprimiert, um Raum für die Erhöhung 2 zu schaffen. Ein weit größerer Materialanteil 9 des zweiten Bauteils B wurde dabei derart verdrängt, dass dieser über die Oberfläche 8 des zweiten Bauteils B hinaus aufgeworfen wurde. Insbesondere die zwangsweise aufgeworfenen Materialanteile 9 sind dafür verantwortlich, dass die beiden Bauteile A, B nicht vollständig in einem Kontaktbereich g zwischen diesen aufeinander liegen. Hierbei bilden besagte Materialanteile 9 unerwünschte und insbesondere sich unkontrolliert ausgestaltende Distanzkörper, welche die Stirnseite 4 des ersten Bauteils A und die Oberfläche 8 des zweiten Bauteils B in einem wenn auch geringen Maße zueinander beabstanden.
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Hierdurch kann ein über die Zeit erfolgendes nachträgliches weiteres Einsinken der Erhöhung in die Oberfläche 8 des zweiten Bauteils B nicht sicher verhindert werden. Nachteilig bei einem derartigen Einsinken ist, dass die vormals über die Kraft E aufgebrachte Vorspannung sich langsam abbauen kann. Hierdurch kann die so geschaffene Bauteilverbindung 10 nur noch geringere Querkräfte H parallel zum Kontaktbereich g übertragen und sich sogar lösen, was mitunter eine Gefährdung nach sich zieht.
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4 zeigt nun eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des ersten Bauteils A, welches in Bezug auf die im Stand der Technik bekannte Haltekontur 1 verändert ist.
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Wie zu erkennen, ist das erfindungsgemäße erste Bauteil A auch in Form einer Hülse ausgeführt, welche ebenfalls einen Hohlraum zur Aufnahme des nicht gezeigten lösbaren Verbindungsmittels beinhaltet. Der Einfachheit halber wurde vorliegend das erste Bauteil A auch weiterhin nur hälftig dargestellt und lässt sich an seiner Symmetrieebene c spiegeln. Auch in Bezug auf die Erhöhung 2 wurden hier ebenfalls nur drei dargestellt, wie bereits in 1.
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Gegenüber der im Stand der Technik bekannten und insbesondere in 1 dargestellten Ausgestaltung weist die hier gezeigte Haltekontur 1 mehrere Vertiefungen 11 auf. Besagte Vertiefungen 11 sind dabei so angeordnet, dass die Erhöhungen 2 jeweils zwischen zwei der Vertiefungen 11 angeordnet sind. Vereinfacht sind vorliegend nur zwei Vertiefungen 11 gezeigt, wobei Erhebungen 2 und Vertiefungen 11 sich in der Ausführungsform der Praxis bevorzugt analog der hier gezeigten über die gesamte Stirnseite 4 des ersten Bauteils A verteilen. Die Vertiefungen 11 sind dazu ausgebildet, um den durch die eingeprägten Erhöhungen 2 aufgeworfenen Materialanteil 9 des zweiten Bauteils B aufzunehmen, wie er aus 3 hervorgeht.
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Ein sich jeweils zwischen zwei der Erhebungen 2 erstreckender Grund 12 der Vertiefungen 11 ist aufgrund der radialen Anordnung der Erhebungen 2 in Form eines Ringsegments ausgebildet. Weiterhin sind zwei Plateaus 13, 14 angeordnet, welche in Form zweier ineinander gesetzter Ringe ausgebildet sind. Dabei ist ein äußeres Plateau 13 im Bereich der äußeren Mantelfläche 5 des ersten Bauteils A angeordnet, während ein inneres Plateau 14 im Bereich der inneren Mantelfläche 6 liegt. Die einzelnen Erhebungen 2 erstrecken sich dabei radial zwischen den beiden ringförmigen Plateaus 13, 14. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Haltekontur 1 wird durch den analog zur 1 geführten Schnitt d durch das erste Bauteil A verdeutlicht.
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5 zeigt den Schnitt d durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Haltekontur 1. Wie zu erkennen, ist der vorliegend gezeigte Schnitt d insbesondere durch das äußere Plateau 13 und die Erhebung 2 geführt. Hierdurch wird ersichtlich, dass das äußere Plateau 13 und das hier nicht sichtbare innere Plateau 14 in Bezug auf ihre Höhenlagen i so ausgestaltet sind, dass besagte Höhenlage i zwischen den Vertiefungen 12 und der hier ersichtlichen Erhöhung 2 angeordnet sind. Dabei weist die Vertiefung 12 in Bezug auf ihren Grund 11 eine untere Höhenlage j und die Erhöhung 2 in Bezug auf ihre Stirnseite 7 eine obere Höhenlage k auf, wobei die Höhenlage i der Plateaus 13, 14 zwischen diesen Höhenlagen j, k verläuft. Die Plateaus 13, 14 sind dabei so ausgestaltet, dass dieses im verbundenen Zustand der beiden Bauteile A, B einen zumindest bereichsweisen Kontakt zur Oberfläche 8 des zweiten Bauteils (B) aufweisen.
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Weiterhin weist die Erhöhung 2 in ihrem Querschnitt zwei gegenüberliegende Flanken 15, 16 auf. Die Flanken 15, 16 erstrecken sich jeweils von dem Grund 11 der Vertiefungen 12 bis hin zu der Stirnseite 7 der Erhöhung 2. Dabei sind die beiden Flanken 15, 16 derart zueinander geneigt, dass sich die Erhöhung 2 zu ihrer Stirnseite 7 hin verjüngt.
