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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkstück aus zwei mittels eines Klebemittels zusammengefügten Bauteilen, wobei ein erstes Bauteil in einem ersten Zustand ein Reservoir zur Aufnahme des Klebemittels aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Fügeverfahren zur Verbindung eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils zu einem gattungsgemäßen Werkstück und einen Aktor zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein gattungsgemäßes Werkstück.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Werkstücke bekannt, die aus wenigstens zwei Bauteilen zusammengefügt sind. Als Beispiel sei hier nur die WO 2008/ 116 442 A2 genannt. Hier wird ein Lager vorgestellt, bei welchem über ein Klebemittel am Innenring oder am Außenring eine Klebeverbindung des Innenrings oder des Außenrings mit einer Welle oder einem Gehäuse hergestellt wird. Das Klebemittel weist hier eine Schutzschicht auf, die beim Zusammenfügen zerstört wird, so dass dann die Klebeverbindung im Zuge des Zusammenfügens hergestellt werden kann. Hierfür ist ein spezieller Kleber notwendig, der entsprechend präpariert werden muss und dessen Schutzschicht immer intakt bleiben muss.
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Die Vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe ein Werkstück aus zwei Bauteilen herzustellen, dass auch mit herkömmlichem Klebemittel auskommt und bei dem das Fügeverfahren unproblematischer in Hinblick auf das verwendete Klebemittel selber vorgenommen werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Gattungsgemäßes Werkstück gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhaften Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ein gattungsgemäßes Fügeverfahren wird in Anspruch 3 beschrieben, ein Aktor mit einem erfindungsgemäßen Werkstück in Anspruch 4.
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Bei dem Werkstück kann es sich z.B. um ein Steckermodul handeln. Es kann auch ein Teil eines Aktors sein, bei dem ein ringförmiges Element, als zweites Bauteil auf eine Hülse als erstes Bauteil aufgeschoben wird. Insbesondere können die beiden Bauteile auch aus unterschiedlichen Materialien, wie Kunststoff und Alu bestehen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eines der Bauteile in einem zweiten Zustand, während eines Fügeverfahrens eine geometrische Änderung erfährt, so dass das Reservoir verkleinert wird und Klebemittel aus dem Reservoir herausbewegt wird. Es ist dann nicht mehr notwendig das Klebemittel bereits vor dem Fügeverfahren an den Ort zu applizieren, an dem später die Klebeverbindung hergestellt werden soll. Entsprechend muss das Klebemittel gerade auch nicht vor Einwirkungen geschützt werden. In einem ersten Zustand zumindest vor dem endgültigen Zusammenfügen der beiden Bauteile weist dafür entsprechend das erste Bauteil das Reservoir zu Aufnahme des Klebemittels auf. Die geometrischen Dimensionen des Reservoirs sind dafür so geschaffen, dass ausreichend Klebemittel aufgenommen und aus dem Reservoir während des Fügeverfahrens an die vorgesehenen Positionen zur Herstellung der Klebeverbindung gelangen kann.
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Das Reservoir kann dafür beispielsweise in der Art einer umlaufenden Nut ausgebildet werden. Während des Fügeverfahrens wird das Reservoir verkleinert, so dass seine Aufnahmefähigkeit für Klebemittel verringert wird. Das Klebemittel wird aus dem Reservoir in den Bereich radial zwischen das erste und zweite Bauteil herausbewegt, welcher der vorgesehenen Klebeverbindung dient.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eines der beiden Bauteile ein Teilstück umfasst, welches im ersten Zustand mit dem Hauptteil des einen Bauteils über eine Sollbruchstelle verbunden ist und welches Teilstück im zweiten Zustand unter dem Brechen der Sollbruchstelle wenigstens teilweise so in den Raum des Reservoirs verschoben wird, dass das Reservoir verkleinert wird. Bevorzugt ist das Reservoir in oder auf dem ersten Bauteil vorgesehen. Es kann insbesondere zumindest teilweise durch das Teilstück selber definiert oder gebildet werden. Das Teilstück kann z.B. eine axiale Begrenzung des Reservoirs darstellen. Durch den Bruch der Sollbruchstelle wird das Teilstück dann im folgenden Fügeverfahren in das Reservoir hineinbewegt und presst das Klebemittel in axialer Richtung, d.h. in Fügerichtung aus dem Reservoir an die gewünschten Stellen zwischen erstem und zweitem Bauteil.
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Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Bauteil einen hohlzylindrischen Bereich aufweist, dieser hohlzylindrische Bereich durch eine Innenwand radial umschlossen ist und diese Innenwand im zweiten Zustand das erste Bauteil wenigstens teilweise radial umschließt. Mit anderen Worten ist das zweite Bauteil zumindest teilweise innen hohl und kann so wenigstens über einen Bereich des zweiten Bauteils geschoben werden, dass hier nach Abschluss des Fügeverfahrens beide Bereiche ineinander verschachtelt sind. Das Klebemittel aus dem Reservoir ist dann vorteilhafterweise in diesem zweiten Zustand zwischen den beiden Bauteilen ausgebracht und sorgt für eine Klebeverbindung der ineinander verschachtelten Bereiche.
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Zur besseren Verteilung des Klebemittels und einfachen Realisierung des Reservoirs ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Bauteil durch die Sollbruchstelle in einen axial vorderen Bereich, gebildet durch das Teilstück und einen axial hinteren Bereich gebildet durch das Hauptteil unterteilt ist, und dass das zweite Bauteile einen axialen Anschlag, aufweist, welcher im zweiten Zustand während des Fügeverfahrens axial an das Teilstück anschlägt und dieses axial, insbesondere in Fügerichtung unter Brechen der Sollbruchstelle in das Reservoir verlagert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem axialen Anschlag um den Boden des zweiten Bauteils handeln. Das zweite Bauteil kann dafür insbesondere als im wesentlichen topfförmiges Bauteil ausgebildet sein.
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Um zu gewährleisten, dass eine Kleberverteilung ausschließlich in Fügerichtung, dass heißt in Richtung des axialen Verlagerns des zweiten Bauteils erfolgt und nur in diesem Bereich eine gezielte Verklebung der beiden Bauteile erfolgt, ist es weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Teilstück des ersten Bauteils eine Außenwand aufweist, die radial außerhalb einer Außenwand des Hauptteils liegt und das Klebemittel im ersten Zustand radial innerhalb der Außenwand liegt. Beim Zusammenschieben der beiden Bauteile liegt das äußere Bauteil, d.h. das zweite Bauteil immer auch radial außerhalb des Teilstücks bzw. der Außenwand des Teilstücks. D.h. nach dem Zusammenfügen ist zwischen der Außenwand des Hauptteils und der Innenwand des zweiten Bauteils ein Spalt vorhanden, der dem Höhenunterschied zwischen den beiden Außenwänden des Teilstücks und des Hauptteils entspricht. Dieser Spalt dient dann zur Aufnahme des Klebemittels welches auf Grund des Eindringens des Teilstückes aus dem Reservoir herausgepresst wird und sorgt für Verklebung der beiden Bauteile.
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Das Reservoir wird dabei insbesondere durch das Teilstück und das Hauptteil selber gebildet. Das Hauptteil weist einen Absatz auf, der die radiale Außenseite des Hauptteils in axialer Richtung in einen tieferliegenden Bereich und einen radial höher liegenden Bereich unterteilt. Der radial tieferliegende Bereich wird axial einerseits vom Teilstück und andererseits vom Absatz des Hauptteils begrenzt. Die Sollbruchstelle befindet sich unmittelbar in diesem Bereich zwischen dem Teilstück und dem radial tieferliegenden Bereich.
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Es ist auch in einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass es sich bei dem ersten und zweiten Bauteil jeweils um Hohlzylinder handelt, die in einem zweiten Zustand ineinandergeschoben sind. Auf diese Weise sind keine Verkanntungen, auf Grund von Ecken zu erwarten. Diese Ausrichtung der Bauteile zueinander ist so am einfachsten.
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Gemäß des beanspruchten Fügeverfahrens zur Verbindung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils zu einem Werkstück ist es vorgesehen, dass in einem ersten Schritt Klebemittel in das Reservoir des ersten Bauteils gefüllt wird. Das Reservoir kann dabei so wie oben beschrieben aufgebaut sein. Das Einfüllen muss dabei keinen besonderen Anforderungen genügen.
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In einem zweiten Schritt wird das zweite Bauteile auf das erste Bauteil aufgeschoben, bis in einem zweiten Zustand des Werkstücks ein axialer Anschlag des zweiten Bauteils an ein Teilstück des ersten Bauteils anschlägt. Wie oben beschrieben kann es sich bei dem axialen Anschlag um einen Boden des zweiten Bauteils handeln, wobei das zweite Bauteil vorzugsweise topfförmig aufgebaut ist. Es kann sich aber auch alternativ um einen radial nach innen vom Innenrand des zweiten Bauteils ausgehenden Vorsprung handeln, der sich um den Innenumfang des zweiten Bauteils erstreckt und an das Teilstück anschlägt.
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In einem dritten Schritt wird das Teilstück an einer Sollbruchstelle vom Hauptteil des ersten Bauteils abgebrochen und in Fügerichtung durch den Anschlag in das Reservoir geschoben.
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Hierdurch kann dann in einem vierten Schritt Klebemittel durch das Teilstück aus dem Reservoir heraus und in einen axial in Fügerichtung hinter dem Reservoir liegenden radial tieferliegenden Bereich des Hauptteils hineingepresst werden. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die Außenwand des Teilstücks radial höher als die Außenwand des Hauptteils liegt. Es wird somit ein Spalt zwischen dem ersten und zweiten Bauteil gebildet, der das Klebemittel aufnehmen kann.
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In einem fünften Schritt wird das zweite Bauteil weiter in axialer Richtung über das erste Bauteil geschoben wird, so dass eine Innenwand des zweiten Bauteils mit dem Klebemittel im radial tieferliegenden Bereich des Hauptteils in Kontakt kommt, und über das Klebemittel eine Klebeverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil hergestellt wird.
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Es wird weiter ein Aktor zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug beansprucht, der ein oben beschriebenes Werkstück umfasst, welches nach dem beschriebenen Fügeverfahren hergestellt ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist, und aus dem sich weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben können, ist in den folgenden Figuren gezeigt. Es zeigen:
- 1 ein Werkstück in einem ersten Zustand vor dem Zusammenfügen,
- 2 ein Werkstück in einem zweiten Zustand während des Zusammenfügens, und
- 3 ein zusammengefügtes Werkstück
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1 zeigt ein Werkstück 1 mit zwei Bauteilen 2 und 3. Bei den Bauteilen 2 und 3 handelt es sich um zwei Hohlzylinder. Das erste Bauteil 2 weist einen Außendurchmesser an seiner Außenwand 13 auf, die geringer als der Innendurchmesser des zweiten Bauteils 3 an seiner Innenwand 10 ist. Entsprechend kann das zweite Bauteil 3 auf das erste Bauteil 2 aufgeschoben werden. Die beiden Bauteile 2 und 3 sind hier in einem ersten Zustand gezeigt. Das Werkstück 1 ist in diesem ersten Zustand noch nicht zusammengefügt.
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Das erste Bauteil 2 umfasst ein Teilstück 6 und ein Hauptteil 7. Das Teilstück 6 ist axial über eine Sollbruchstelle 8 an dem Hauptteil 7 angefügt und im Wesentlichen ringförmig aufgebaut. Der Bereich des Hauptteils 7, welcher an der Sollbruchstelle 8 angrenzt erstreckt sich in axialer Richtung bis zu einem Absatz 16 auf der Außenwand 13 des Hauptteils 7. Zwischen dem Absatz 16 und dem Teilstück 6, bzw. der Sollbruchstelle 8 bildet das erste Bauteil 2 eine umlaufende Nut 21 als Reservoir 5 aus. Das Reservoir 5 dient als Aufnahme für ein Klebemittel 4, welches im ersten Zustand vor dem Zusammenfügen der beiden Bauteile 2 und 3 in das Reservoir 5 eingefüllt wird.
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Die beiden Bauteile 2 und 3 sind als Hohlzylinder im Wesentlichen achssymmetrisch zu einer Achse 18 aufgebaut. Das erste Bauteil 2 weist mit dem der Außenwand 12 des Teilstücks 6 einen ersten radial höherliegenden Bereich 15 auf. Radial höherliegend ist hier in Bezug auf die radiale Richtung 19 ausgehend von der Achse 18 zu verstehen. Der Hauptteil 7 weist an der Außenwand 13 durch den Absatz 16 vom Reservoir 5 abgetrennt einen zweiten, radial tieferliegenden Bereich 14 auf. Die Menge des Klebemittels 4 ist so auf die Tiefe des Reservoirs 5 und die Höhe des radial höherliegenden Bereichs 15 abgestimmt, dass das Klebemittel 4 die Außenwand 12 des radial höherliegenden Bereichs 15 radial nicht überragt. Mit anderen Worten ist die axiale Breite des Reservoirs 5 so auf die für eine Verklebung der beiden Bauteile 2 und 3 miteinander notwendige Menge an Klebemittel 4 angepasst, dass das Klebemittel 4 den höherliegenden Bereich 15 nicht radial überragt.
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Das zweite Bauteil 3 weist als Hohlzylinder eine Innenwand 10 auf, die den höherliegenden Bereich 15 des ersten Bauteils 2 überragt. Das zweite Bauteil 3 ist im dargestellten Beispiel topfförmig mit einem an einen hohlzylindrischen Bereich 9 anschließenden Boden 22.
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Ausgehend von dem in 1 gezeigten ersten Zustand wird das zweite Bauteil 3 in einem Fügeverfahren in Fügerichtung 17, wie in 2 dargestellt, auf das erste Bauteil 2 aufgeschoben. In diesem zweiten Zustand trifft die Innenseite des Boden 22 als Anschlag 11 auf das Teilstück 6 des ersten Bauteils. Allgemein muss es sich beim Anschlag 11 nicht um den Boden 22 handeln, jeder passende Anschlag 11 kann hier vorgesehen sein. Der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Bereichs 9 überragt nun das Teilstück 6, das Reservoir 5 mit dem Klebemittel 4 und auch den an das Reservoir 5 angrenzenden tieferliegenden Bereich 14 des Hauptteils 7 des ersten Bauteils 2 axial und radial. Da der zylindrische Bereich 9 den höherliegenden Bereich 15 radial überragt bildet sich zwischen dem tieferliegenden Bereich 14 des ersten Bauteils 2 und der Innenwand 10 des hohlzylindrischen Bereichs 9 des zweiten Bauteils 3 ein Spalt 20 aus.
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Wird das zweite Bauteil 3 weiter in Fügerichtung 17 auf das erste Bauteil 2 aufgeschoben, so kommt es zum Bruch der Sollbruchstelle 8 infolge der vom Anschlag 11 auf das Teilstück 6 in Fügerichtung 17 ausgeübte Kraft. Wie in 3 dargestellt wird dann das Teilstück 6 auf Grund der weiterhin durch den Anschlag 11 ausgeübten Kraft und der in radialer Richtung durch die Innenwand 10 vorhandenen Zwangsbedingung in den Bereich des Reservoirs 5 hinbewegt. Das dort vorhandene Klebematerial 4 wird dann in den Spalt 20 zwischen dem hohlzylindrischen Bereich 9 des zweiten Bauteils 3 und dem radial tieferliegenden Bereichs 14 des ersten Bauteils 2 verlagert. In diesem, in 3 dargestellten zusammengefügten Zustand des Werkstücks 1 wird das erste Bauteil 2 mittels des Klebemittels 4 mit dem zweiten Bauteil 3 verklebt. In dem hier dargestellten Beispiel kann auf Grund eines Zusammentreffens des axial vorderen Bereichs 23 des hohlzylindrischen Bereichs 9 an einen radialen Abschnitt 24 des ersten Bauteils 2 keine weitere axiale Verlagerung des zweiten Bauteils 3 in Fügerichtung 17 mehr erfolgen. Die beiden Bauteile 2 und 3 sind zusammengefügt.
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In einer ersten alternativen Version wird das Teilstück 6 vollständig in das Reservoir 5 verlagert. In einer weiteren alternativen Version kann die Verlagerung des Teilstücks 6 in das Reservoir 5 durch ein Anstoßen an den Absatz 16 beendet werden. Je nach Länge des Teilstücks 6 kann dabei nur eine der beiden Alternativen erreicht werden. Bei einem kürzen Teilstück 6 würde der axiale Anschlag 11 schließlich auch gegen das Hauptteil 7 im Bereich des ursprünglichen Reservoirs 5 anstoßen. Ein weiteres Verlagern wäre nicht möglich. Bei einem längeren Teilstück 6 würde die Verlagerung durch das Anstoßen des Teilstücks 6 an dem Absatz 16 unterbunden werden. Beide Alternativen würden in einem dritten Zustand enden, in welchem das Zusammenfügen abschließend durch ein Zusammentreffen des ersten Bauteils 2 mit dem zweiten Bauteil 3 in axialer Richtung beendet wäre.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstück
- 2
- erstes Bauteil
- 3
- zweites Bauteil
- 4
- Klebemittel
- 5
- Reservoir
- 6
- Teilstück
- 7
- Hauptteil
- 8
- Sollbruchstelle
- 9
- hohlzylindrischer Bereich
- 10
- Innenwand
- 11
- axialer Anschlag
- 12,13
- Außenwand
- 14
- radial tieferliegender Bereich
- 15
- radial höherliegender Bereich
- 16
- Absatz
- 17
- Fügerichtung
- 18
- Achse
- 19
- radiale Richtung
- 20
- Spalt
- 21
- Nut
- 22
- Boden
- 23
- vorderer Bereich
- 24
- radialer Abschnitt