DE2537146C3

DE2537146C3 - Baueinheit aus zwei in eine Relativlage zu positionierenden Bauteilen

Info

Publication number: DE2537146C3
Application number: DE2537146A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 5820 Gevelsberg Bald; Wulf Prof. 4300 Essen Witte
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-21
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1980-05-14
Also published as: SU679160A3; GB1552494A; JPS5926881B2; CS191312B2; US4070120A; CH606838A5; JPS5226854A; CA1049755A; FR2321622A1; DE2537146A1; SE7608383L; DD126211A5; FR2321622B1; SE425264B; DE2537146B2; IT1073974B

Description

Die Erfindung geht aus von einer Baueinheit der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und als vorbekannten vorausgesetzter. Art.
Eine solche Baueinheit komm: dann zur Anwendung, wenn mehrere Bauteile in vorbestimmter Lage zu einander zu verbinden sind und wenn die relative Lage möglichst genau einzuhalten ist. Dabei ist unter einer »Fügefläche« eine solche Berührungsfläche bei-■c; der Bauteile zu verstehen, durch die eine der drei Raum koordinaten fixiert wird. Die Positionierausnehmungen sind meist zylindrische Bohrungen, und als Positionierelemente verwendet man in diesem Falle Zylinderstifle, die auch als Paßstifte bezeichnet vt werden. Die Paßstifte legen die übrigen Koordinaten fest. Anstelle von Paßstiften verwendet man auch gelegentlich Kerbstifte oder Spannstifte aus gerolltem Stahlblech oder Kegelstifte.

Die eigentliche Verbindung der Bauteile durch Zu- >-. sammenspannen kann dann mittels Verschraubung oder äquivalenten Mitteln vorgenommen werden.

Bei einer so gebildeten Baueinheit zweier Bauteile soll nicht nur einmalig die Position formschlüssig festgelegt werden, sondern nach einer etwaigen Demon-Mi tage soll hei erneutem Zusammenspannen wieder die Ausgangsposition reproduziert werden.

Andererseits sollen sich die Bauteile nach dem Lösen der Spannmittel ohne erheblichen Kraftaufwand und ohne Beschädigung der Positionierelemente vonbo einander lösen lassen.

Um ein Bauteil relativ zu einem anderen innerhalb einer gemeinsamen Fügefläche genau festzulegen, benötigt man wenigstens zwei aus je zwei Positionieraus-

nehmungen (Zylinderbohrung) und einem Positionierelement (Zylinderstift) bestehenden Positionierstellen.

Für die zu lösende Aufgabe, die Bauteile in eine vorbestimmte Relativlage zu positionieren, müssen die Positionierausnehmungen in beiden zu fügenden Bauteilen bereits vor dem Füge Vorgang vorgefertigt worden sein. Aus dieser Situation ergibt sich eine Vielzahl von möglichen Fehlern, die bei den bekannten Stiftverbin^.ungen alle die Positioniergenauigkeit mit beeinflussen:

a) Die Koordinaten der Achsen der Positionierausnehmungen sind toleranzbehaftet.

b) Die Bohrungsachse steht nicht senkrecht auf der Fügefläche.

c) Der Bohrungsdurchmesser weicht ab. Die Folge ist bei Übermaß eine ungenaue Positionierung, bei Untermaß Schwierigkeiten bei der Montage und Demontage durch Klemmen.

d) Die Bohrungen sind unrund.

Bevor die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung eriäutert wird, so!! noch auf andere, häufig benutzte Einrichtungen eingegangen und gez-.igt werden, daß diese die gestellte Aufgabe, die Bauteile in eine genaue, vorbestimmte Relativlage zu positionieren, nicht befriedigend lösen.

Um beispielsweise den Fehler a) zu eliminieren, kann man die Bauteile in der durch z. B. Handeinstellung gefundenen Sollposition provisorisch zusammenspannen und dann von außen die Bohrungen für die Paßstifte in gemeinsamen Arbeitsgängen für beide Bauteile einbringen, womit man im Ergebnis nur noch die beim Herstellen der Sollposition erreichte Lage sichert. Es handelt sich dabei also nicht um eine Positioniereinrichtung im Sinne der Erfindung. Außerdem wird auch nicht die zur Aufgabenstellung gehörende Zusatzbedingung erfüllt, daß nämlich die Positionierelemente nur von der Fügefläche aus anbringbar sein sollen.

Verwendet man bei diesem Verfahren anstelle der Zylinderstif'.e Kegelstifte, so erhält man zwar mit Sicherheit Spielfreiheit und zugleich leichtere Demontage, doch ist es nach wie vor unmöglich, eine Vorfertigung der Bohrungen vorzunehmen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Baueinheiten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, da£ bei Beibehaltung einer einfachen Herstellungsmöglichkeit der Teile und einer einfachen Zusammenbaumöglichkeit und bei Beibehaltung der Möglichkeit des festen Zusammenspanneins der Bauteile ar den Fügeflächen, sowie von wirtschaftlich entsprechend dem Stand der Technik einhaltbartn Herstelltoleianzen, eine wesentlich größere Pusitioniergenauigkeit erreicht wird, die bis in die Größenordnung von einigen tausendstel Millimetern geht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale bei der Erfindung vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 10 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen dcfinje»t werden.

Es ist zwar durch das Buch »Werkstückspanner« vonK.Schreyer,3. Auflage,Springer-Verlag, 1969, Seite 4!5,BiId 152, eine Konstruktion bekanntgeworden, biRi der eine Kugel als Positionierelement vorgesehen <st, die als federnde Einrastkonstruktion jedoch lediglich der Grobposit'cnierung dient. Dazu sind bei diesem Stand der Technik die sonstigen technischen Verhältnisse ganz anders gelagert als bei der vorliegenden Erfindung.

Darüber hinaus ist durch die GB-PS 909059 eine Baueinheit ähnlicher Art bekanntgeworden, bei der die Bauteile Positionierausnehmungen aufweisen, die sich nach innen verjüngen. Jedoch sind auch bei diesem Stand der Technik die sonstigen technischen Verhältnisse ganz anders gelagert als bei der Erfindung.

ίο Eine durch die US-PS 3 329 447 bekanntgewordene Baueinheit weist nur scheinbar Ähnlichkeit mit der vorliegenden Erfindung auf. Da sich diese Druckschrift mit der Abdichtung von flächig gegenüberliegenden Körpern gegen gasförmige oder flüssige Medien beschäftigt, liegt ihr schon eine im Vergleich zur vorliegenden Erfindung ganz andere Aufgabenstellung zugrunde. Die erzielte Positionierung beider gegenüberliegender Körper stellt hier nur einen Nebeneffekt dar. Als wesentliche, den Unterschied zur erfindungsgemäßen Baueinheit aufzeigende Gestaltungsmerkmale der Baueinheit nach US-PS 3329447 sind zu nennen: Zwischen den anzunähernden Körpern bleibt stets ein Spalt erhalten, welcher bei der voriiegenden Erfindung aufgabengemäß im Betriebszustand nicht vorhanden sein darf. Der Metallring gelangt über zusätzliche Ringe auf dem Grund der Nuten zum Aufsitzen, was bei der vorliegenden Erfindung zur Aufhebung der beabsichtigten Wirkung der Selbstzentrierung von Positionierausnehmung und

jo Positionierelement führen würde.

Durch die US-PS 2559198 wurde eine Vorrichtung bekannt, bei welcher durch besondere Elemente neben der Abdichtung gegen flüssige oder gasförmige Medien auch eine Positionierung zweier Körper bezweckt v/erden soll. Wegen der Andersartigkeit der für die Positionieraufgabe vorgesehenen Formgestaltungen muß zwangsläufig bei dieser Vorrichtung auch eine ganz andere Qualität des Positionierergebnisses als bei der vorliegenden Erfindung erzielt werden.

Das wesentliche andere Gestaltungsmerkmal bei der US-PS 2559 198 ist darin zu sehen, daß die Konturen des in beide Körper hineinragenden Elements (»coupling«) und die Konturen der das Element aufnehmenden Ausnehmungen (»tubes«) der Körper von der Stoßfläche der Körper bis zum Innern der Ausnehmungen völlig kongruent verlaufen. Die besonderen Wirkmechanismen des vorliegenden Erfindungsgegenstandes, vor allem die Wirkmechanismen zur Beherrschung der verschiedenartigen und stets vorhandenen Form- und Lagetoleranzen beruhen nun aber darauf, daß die Konturen von Positionierelement und Positionieraus.iehmung gerade nicht kongruent sind.

Die amtsseitige Erfindungshöhe-Begründung unter Berücksichtigung des an sich bekannten Teils der Lösungsmcrkmale ist der Prüfungsakte zu entnehmen.

Für die im Kenn/.eichenteil des Anspruchs I genannten Merkmale »Zentrierfläche« und »Zentrieren abschnitt« gilt, dr^ im einfachsten Falle die Zentrierfläche die Wandung einer Kegelbohrung und der ZentrierabschnHt Teil einer Kugelfläche ist. Es versteht sich, daß an einer Positionierstells inner Baueinheit auch zwei einander gegenüberliegende Kegelbohrungen mit einer eingespannten Kugel zu analogen Ergebnissen führe i.

Anhand der letztgenannten Ausführungsform sollen nun die oben für den Stand der Technik erörterten

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Gesichtspunkte auch für die Lösung nach der vorliegenden Erfindung diskutiert werden. Eine nur bezüge lieh des Tiefenmaßes mit einer relativ groben Toleranz zu versehende sehr kurze Kegelbohruitg läßt sich mit sehr viel geringerem Aufwand in eine Fläche einbring gen als eine Paßbohrung, die meist eine größere Tiefe haben muß. Die Toleranzen nach a) verringern sich von selbst, da das Bohrwerkzeug und dessen Spannmittel dank der geringeren notwendigen Auskragung mit höherer Steifigkeit ausgebildet sein können. Ein Fehler nach c) tritt, prinzipbedingt, gar nicht erst auf. Da zur Herstellung einer entsprechenden Kegelbohrung auch für höchste Genauigkeitsansprüche nur ein einziger Arbeitsgang mit einer äußerst kurzen Durchführungszeit notwendig ist, können die Fertigungstoleranzen bei der erfindungsgemäßen Lösung bedeutend gesenkt werden. Ein Fehler nach b) kann sich nur unbedeutend suswirken, uz in den Anl3°cbcr?ichen, in denen die eigentlichen Positionierfunktionen ausgeübt werden, ohnehin Deformationen der Positionierelemente und/oder der Ausnehmungswandungen auftreten. Aus demselben Grund spielen auch die Fehler nach c) und d) eine nur untergeordnete Rolle. Man wird dabei zumindest für eine Positionierausnehmung jeder Positionierstelle die Verjüngung so bemessen, daß keine Selbsthemmung eintritt und damit eine leichtere Demontage gewährleistet wird.

Soweit Kugeln als Positionierelemente eingesetzt Werden, ist es leicht, zu günstigen Kosten sehr genaue Elemente zu erhalten, da Kugeln innerhalb klassierter Toleranzfelder in enormen Stückzahlen gefertigt werden und marktgängig sind.

Ferner ist anzumerken, daß die Positionierausnehmung keinesfalls eine Bohrung sein muß, sondern auch z. B. eine Nut sein kann, wie im einzelnen noch zu erläutern ist. Typisch für die Baueinheit gemäß der Erfindung ist es, daß beim Zusammenfügen der Bauteile zunächst die Fügeflächen nicht zur Anlage kommen, sondern die Zentrierflächen der Positionierausnehmungen auf den Zentrierabschnitten der Positionierelemente zum Aufsitzen kommen. Erst wenn durch Krafteinwirkung senkrecht zur t-ugetlacne die Bauteile zusammengespannt werden, erfolgt die die Deformation bewirkende Flächenpressung, bis die Fügeflächen dicht aneinanderliegen. Dies führt dazu, daß die Montage in zwei definierten Schritten vor sich geht, bei deren erstem eine »Grobausrichtung« der Bauteile erfolgt, die kaum einen Kraftaufwand parallel zur Fügefläche erfordert. Dies macht eine Baueinheit nach der Erfindung für die Automatisierung von Montagearbeitsgängen besonders geeignet.

Bevorzugte Einzelheiten des Gegenstandes der Erblindung sind in den Unteransprüchen definiert, deren Merkmale an sich als bekannt angesehen werden.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Positionierung zweier Bauteile in eine vnrbestimmte Relativlage mit Hilfe von Bohrungen als Positionierausnehmung an zwei Positionierstellen;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Positionierstelle der Fig. 1 gemäß Schnittstelle A-A, nach abgeschlossener erster Fügestufe;

Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Positionierstelle &5 der Fig. 1 gemäß Schnittlinie A-A nach abgeschlossener zweiter Fügestufe;

Fig. 4 zeigt perspektivisch die Positionierung

35 zweier Bauteile in eine vorbestimmte relative Lage mit Hilfe von Bohrungen in dem einen und einer Nut in dem anderen Teil als zusammenwirkende Positionierausnehmungeh; und

Fig. 5 bis 26 stellen weitere Aüsführungsbeispiele dar.

In Fig. 1 sind zwei zu positionierende Bauteile 1 und 2 gezeigt, in die jeweils von der gemeinsamen Fügefläche 13 her je zwei nominell gleichgroße Positionierausnehmungen 4 eingebracht sind* die hier als kegelige Bohrungen ausgeführt sind. Die Bohrungen sind jeweils symmetrisch zu einer Zentriermittellinie 20, welche senkrecht zur gemeinsamen Fügefläche 13 steht. Durch die Koordinaten des Schnittpunktes der Zentriermittellinie 20 mit der gemeinsamen Fügefläche 13 ist jede Bohrung maßlich festgelegt. Je zwei Bohrungen 4, die zu unterschiedlichen Bauteilen 1, 2 gphnrcn. werden mit Hilfe eines Positionierelemenfes 3 bezüglich ihrer Zentriermittellinien 20 koaxial ausgerichtet, d. h. zentriert. Die Positionierelemente 3, die hier als Kugeln ausgebildet sind, könnten auch eine von einer vollständigen Kugel abweichende Form aufweisen. In jedem Falle aber müßten sie symmetrisch zu einer Symmetriegeraden des Positionierelementes sein. Nach durchgeführter Positionierung fällt dann die Symmetriegerade des Positionierelementes mit den Zentriermittellinien 20 der Positionierausnehmungen zusammen. Im vorliegenden Falle, wo die Positionierelemente »ideale« Kugeln darstellen, lassen sich unendlich viele Symmetriegeraden definieren, von denen eine immerhin nach vollzogener Positionierung mit den Zentriermittellinien zusammenfällt.

Der Abstand 6 der beiden Bohrungen 4 in Bauteil 1 ist nominell gleich dem Abstand 5 der beiden Bohrungen 4 in Bauteil 2. Bei der Fertigung der beiden Bauteile 1 und 2 wurde sichergestellt, daß zwischen Kante 10 des Bauteils 1 und der nächstgelegenen Bohrung ein Abstand 7, sowie zwischen Kante 11 des Bauteils 2 und der nächstgelegenen Bohrung ein Abstand 8 genau eingehalten werden.

[säen Einführung der niet ais Kugein ausgebildeten Positionierelemente 3 in die Bohrungen 4 erfolgt unter der Wirkung jeweils eines pro Positionierstelle vorhandenen und senkrecht zur gemeinsamen Fügefläche 13 stehenden Paares von gleichgroßen, entgegengesetzten Fügekräften, die hier z. B. durch eine Schraube 12 aufgebracht werden, ein später noch genauer zu beschreibender Fügevorgang.

Während des Fügevorganges erfolgt dur^h den Selbstzentrierungseffekt von Positionierausnehmungen und Positionierelementen eine Ausrichtung der beiden Bauteile gegeneinander. Dabei stellt sich ein gewünschter Abstand 9 zwischen der Kante 10 des Bauteils 1 und der Kante U des Bauteils 2 als Differenz der Abstände 8 und 7 automatisch und genau ein. Es versteht sich von selbst, daß die Bauteile auch gleichzeitig in einer zur Zeichnungsebene senkrecht stehenden Richtung in eine vorbestimmte Relativlage gebracht werden.

Falls Bauteil 1 rotationssymmetrisch ist, genügt zur Positionierung des Bauteils 1 in eine bestimmte Relativlage zu Bauteil 2 eine einzige Positionierstelle, wenn die Zentriermittellinien der Bohrungen mit der Rotationsachse des Bauteils 1 zusammenfallen.

Die Übertragung von parallel zur gemeinsamen Fügefläche 13 gerichteten Kräften von einem Bauteil auf das andere kann in gewissem Umfang durch die

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Posifioniefelemenle erfolgen. In der Regel wird je- ßeren Spannkräften der Abschluß der ersten Füge- ~

doch die die beiden Bauteile Verbindende Spannkraft stufe zunächst nur bei drei Positionierstellen erreicht von hinreichender Größe sein, daß solcher Querkräfte wird. Der Abschluß der ersten Fügestufe wird in diedurch den an der gemeinsamen Fügefläche auftreten- sem Falle bei den übrigen erst nach Aufbringung von

den, durch Haftreibung bewirkten Kraftschluß aufge- 5 Spannkräften erreicht, die bei den drei zuerst zum nommen werden. Formschluß gekommenen Positionierstellen bereits

Zur Positionierung eines nicht rotationssymmetri- die (später noch genauer zu erläuternde) zweite Fügesche.". Bauteils relativ zu einem anderen Bauteil in der stufe einleiten und dadurch, sowie durch gewisse ge-Ebene der gemeinsamen Fügefiäche 13 in zwei auf- ringfügige Deformationen der ganzen Bauteile 1 und

einander senkrecht stehenden Richtungen reichen io 2, auch die restlichen Positionierstellen zum Forinzwci Positionicrstcllcn aus. Durch Vorsehen von mehr Schluß bringen.

als zwei Positionierstellen läßt sich jedoch in einem Für den Fall, daß nur zwei Positionierstellen vorge-

solchen Falle ein höheres Maß an Genauigkeit erzie- sehen sind, kann es nach Abschluß der ersten Fügelen. Dies beruht auf der Tatsache, daß (wie später stufe zu einer geringen Unparallelität der Fügeflächen

noch dargelegt wird) durch die beim Zusammenspan·· 15 15 und 16 kommen. Dies führt jedoch zu keinem |

nen auftretende Deformation der Wandungen der Nachteil, da diese Unparallelität bei der Durchfüh- '"'

Bohrungen eine gewisse Ausmittelung der Lageab- rung der zweiten Fügestufe wieder beseitigt wird,
weichungen sämtlicher Zentriermittellinien erfolgt. Nach Abschluß der ersten Fügestufe liegt eine Be-

L^b vcfsiciu SKiI vöfi SciuSt, uäu riäCu ucfii niet uäf- fünf üfigZWiSCiicii ι ϋ5ίίίΟΓίί€Γ€ι€ΓΠ5Πΐ üilu χ GäitiGmCr-

gestellten Schema auch mehr als zwei Bauteile zuein- 20 ausnehmungen vor, die je nach gewählter Geometrie |j

ander positioniert werden können. von Bohrung und Element punktförmig, linienförmig |

In Fig. 2 und 3 sind die von den Bauteilen beim oder flächenförmig sein kann.

Zusammenspannen zeitlich nacheinander eingenom- Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Positionierstelle menen Positionen oder »Fügestufen« dargestellt. besteht aus je einer kegeligen Bohrung 4 in Bauteil 1 Beide Figuren zeigen einen Schnitt senkrecht zur ge- 25 und Bauteil 2 mit einem beide Bohrungen zentrieren- |

meinsamen Fügefläche 13 durch die Zentriermittelli- den kugelförmigen Positionierelement 3. Dabei sind nien 20 der Bohrungen 4. die Bohrungstiefe und der Kugeldurchmesser tole-

Fig. 2 zeigt die Verhältnisse nach Abschluß der er- ranzbedingt so aufeinander abgestimmt, daß nach sten Fügestufe. Dabei sind Bauteil 1 und Bauteil 2 Abschluß der ersten Fügestufe ein Abstand 14 zwiohne Einwirkung einer äußeren Kraft nach vorange- 30 sehen den beiden Fügeflächen 15 und 16 verbleibt. gan_öenem Einbringen des Positionierelementes 3 Fig. 3 zeigt die Positionierstelle nach Abschluß der aufeinander zugeführt worden, bis es zu einer gleich- zweiten Fügestufe, womit der Positioniervorgang bezeitigen Berührung des Elementes 3 mit der Innen- endet ist.

wandung sowohl der Bohrung in Bauteil 1 als auch Die zweite Fügestufe wird durch Aufbringen eines der Bohrung in Bauteil 2 kommt. Dabei stellt sich ein 35 mit besonderen Mitteln erzeugten Paares von gleich- _f

durch die geometrische Form von Positionierelement großen, entgegengesetzt auf einer Wirkgeraden wir- i;i

und Positionierausnehmung definierter Abstand 14 kenden Spannkräften eingeleitet. Die Spannkräfte g

zwischen den einzelnen, noch nicht aneinanderliegen- stehen dabei senkrecht auf den Fügeflächen 15 und den Fügeflächen 15 und 16 beider Bauteile ein. 16 der beiden zu fügenden Bauteile. In Fig. 3 werden

Die Größe des Abstandes 14 ist eine Funktion der 40 diese Kräfte durch die Pfeile 17 symbolisiert. Unter geometrischen Form von Positionierelement und Po- dem Einfluß der Kräfte, die beispielsweise durch eine sitionierausnehmuneen, der Deformierbarkeit des. Schraube erzeugt werden, wie in Fi2. 1 dargestellt. Elementes und der Wandungen der Bohrungen, der findet eine Deformation des Positionierelementes; und einzuhaltenden Fertigungstoleranzen und weiterer der die Wandungen der beiden Bohrungen umgebenanderer Faktoren. Der Abstand 14 kann im Grenzfall 45 den Materialpartien statt. Dabei dringt das Positio- jjj

gegen den Wert Null gehen, ohne daß der Zentrieref- nierelement tiefer in beide Bohrungen 4 vor, während |

fekt verlorengeht. sich gleichzeitig, bedingt durch die Materialdeforma- **-■

Es wurde erwähnt, daß die erste Fügestufe ohne tion, die nach Abschluß der ersten Fügestufe vorhan-Anwendung einer äußeren Kraft erreicht werden denen Bohrungslinien 18 (in Fig. 2) zwischen Positiokann. Natürlich wird in der Praxis in den meisten FaI- 50 nierelement und Bohrungswandung zu Berührungslen bei der Durchführung der Manipulation zur Errei- flächen 19 vergrößern. Die durch die Deformation chung der ersten Fügestufe die Schwerkraft eines der entstandenen Berührungsflächen 19 verjüngen sich in beiden Teile beteiligt sind. Sie übt jedoch bis zum der gleichen Richtung, in der die relative Verschie-.,Zeitpunkt des Erreichens des Formschiusses und der bung des Positionierelementes erfolgt,
damit beendeten ersten Fügestufe noch keine Wir- 55 Mit dem tieferen Eindringen des Positionierelekung aus. Durch die geometrischen Verhältnisse, die mentes in die Bohrung wird der Abstand 14 zwischen sich bei der in Frage kommenden Kombination von den Fügeflächen 15 und 16 laufend verkleinert, bis Positionierelementen und Positionierausnehmungen erden Wert Null annimmt, und beide Positionierteile einstellen, wird stets ein Selbstzentrierungseffekt zwi- in einer gemeinsamen Fügefläche 13 aneinanderstoschen Positionierelement und Fositionierbohrung ge- ₆o Ben.

währleistet. Dadurch wird bereits nach der ersten Fü- Beim Eindringen des Positionierelementes in die gestufe eine relativ genaue Ausrichtung der zu Bohrung werden auf deren Wandungen sehr große positionierenden beiden Teile in einer zu den Fügeflä- Kräfte ausgeübt. Für den Fall, daß das Positionierelechen 15 und 16 parallelen Ebene erreicht. Soll die ment über eine größere Härte verfügt als das es um geAusrichtung zweier zu positionierender Teile über ₆5 bende Material, wird der Hauptanteil der notwendimehr ais drei Positioniersteiien erfoigen, so kann es gerweise auftretenden Materialdeformationen an den wegen der in der Praxis stets vorhandenen Fertigungs- Wandungen der Bohrungen auftreten. Dabei werden toleranzen vorkommen, daß vor Aufbringung von äu- Rauheiten und Unrundheiten zum größten Teil aus-

geglichen und Toleranzen in den Achsabständcn der einzelnen Bohrungen ausgemittelt, wodurch weiter zur Erhöhung der erzielbaren Positioniergenauigkeit beigetragen wird.

In dem Augenblick, in welchem der Abstand 14 den WertNull annimmt istdie zweite Fügestufe abgeschlossen und der Positioniervorgang beendet. Die Spannkraft ka.<h jedoch noch weiter gesteigert werden.z. B. um die zwischen beiden Bauteilen übertragbaren Kräfte vergrößern zu können. Selbstverständlich kann der Abschluß der beiden geschilderten Fügestufen in sehr kurzer Zeit hintereinander erfolgen, so daß der Unterschied zwischen den beiden Fügestufen mit dem Auge nicht wahrgenommen werden kann. Trotzdem werden auch in diesen Fällen die beiden Fügestufen an jeder Positionierstelle durchlaufen, weil die Überwindung eines noch so kleinen Abstandes, der zwischen den Anlageflächen nach erreichtem Formschluß der ersten Fügestufe vorhanden ist und der damit verbundene Aufbau der notwendigen Spannkraft einer meßbaren Zeitspanne bedarf.

Die bei der Durchführung der zweiten Fügestufe infolge Flächenpressung notwendigerweise auftretenden Deformationen können sich überwiegend auf die Positionierausnehmungen (und den darin befindlichen Teil der Positionierelemente) nur eines der beiden Bauteile beschränken. Dies ist z. B. der Fall, wenn in einem der Teile Bohrungen und Positionierelemente so ausgebildet sind, daß sich kein Selbstzentrierungseffekt durch Deformation bzw. auch keine ReIalivverschiebung zwischen Positionierelement und Bohrung ergeben kann. Anschaulich zeigt dies die später noch zu erläuternde Fig. 20.

Eine einzelne Positionierstelle mit einer Anordnung von Bohrungen und Element, wie sie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, vermag bei Durchführung der zweiten Fügestufe eine Zentrierung beider zusammengehöriger Bohrungen 4 vorzunehmen, wobei eine Ausrichtwirkung in unendlich vielen, durch die Zentriermittellinie 20 legbaren Wirkungsebenen erzielt werden kann.

In bestimmten Anwendungsfällen kann eine über lias Fubitiuiiicieicinciii ^u erzielende Ausrichtewirkung nur in einer bestimmten Wirkungsebene sein. Für diesen Fall können die Positionierausnehmungen durch Positioniernuten gebildet sein, die in die Fügefläche eines Bauteils eingebracht werden. Man kann sich z. B. vorstellen, daß in Fig. 2 ein Bauteil 1 die zur Zentriermittellinie 20 symmetrische, durch den Schnitt gebildete Kontur von einer kegeligen Bohrung herrührt, während in Bauteil 2 die zur Zentriermittellinie 20 symmetrische, durch den Schnitt gebildete Kontur von einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden geraden Nut mit verjüngten Seitenwänden herrührt. In diesem Fall können bei Aufbringung der Spannkräfte zur Durchführung der zweiten Fügestufe in Bauteil 2 nur solche Ausrichtekräfte erzeugt werden, die in einer in der Zeichenebene liegenden Wirkungsebene liegen. Falls die zusammenzuspannenden Teile über ebene Fügeflächen verfügen, kann vor allem unterschieden werden zwischen gerade und kreisförmig verlaufenden Positioniernuten, während bei zylindrischen Fügeflächen vor allem zwischen ringförmigen Nuten, die in ihrer Längsausdehnung senkrecht zur Zylinderachse verlaufen, und geraden Nuten, die parallel zur Zylinderachse verlaufen, unterschieden wird. Im Gegensatz zu einer Positionierbohrung, die nur über eine einzige Zentriermittellinie verfügt, durch die aber unendlich viele Wirkungsebenen gelegt werden können, verfügt eine Positioniernut über Unendlich viele Zentriermittellinien, durch die jeweils nur eine einzige Wirkungsebene gelegt werden kann.

ϊ Die Summe aller unendlich vielen Zentriermittellinien einer Positioniernut, die jeweils senkrecht auf der Fügefläche stehen, bildet eine Fläche, die hier Symmetriefläche der Positioniernut genannt wird. Diese Symmetriefläche ist weiterhin dadurch gekennzeich-

M) net, daß sie senkrecht steht auf allen unendlich vielen Wirkungsebenen, wobei innerhalb einer Wirkungsebene der Abstand der Seitenwände der Positioniernut symmetrisch zur Symmetriefläche ist und die Lage der Positioniernut in der Fügefläche durch die

f» Schnittpunkte von Symmetrieflache und Wirkungsebene beschrieben werden kann.

Mit einem geeigneten Positionierelement, z. B. mit einer Kugel, kann eine in der Fügefläche eines ersten Teiles eingebrachte Positioniernut sowohl mit einer in der Fügefläche eines zweiten Teiles eingebrachten Positionierbohrung, als auch mit einer zweiten, in der Fügefläche eines zweiten Teiles eingebrachten Positioniernut eine Positionierstelle bilden und in der vorgesehenen Wirkungsebene der Positioniernut des er-

sten Teiles eine Ausrichtwirkung vornehmen.

Fig. 4 zeigt eine Kombination von Positioniernut und Positionierbohrung. Hier wird als bevorzugtes Positionierelement eine Kugel 26 eingesetzt und die Positioniernut 27 weist in einer bevorzugten Ausfüh-

jo rungsform sich zum Nutgrund hin verjüngende Seitenwände auf. Fig. 4 zeigt ein quaderförmiges Bauteil 21, welches auf einem zur Mittelachse 23 rotationssymmetrischen Bauteil 22 positioniert worden ist. Dabei wurde eine Positionierung der beiden Teile derart durchgeführt, daß eine zur Fügefläche senkrecht stehende, nicht dargestellte Mittelachse des Bauteils 21 sich mit der Mittelachse 23 des Bauteils 22 deckt. In Bauteil 21 sind in der Fügefläche vier Positionierbohrungen nach der Art, wie sie bereits in den Fig. 1-3

■to gezeigt wurden, eingebracht. Die Zentriermittellinien 25 dieser Bohrungen liegen auf einem Zylinder von Radius 24, dessen Mittelachse mit der nicht dargestellten Mittelachse des Bauteils 2Ϊ zusainnicmülii. Iu Bauteil 22 ist in die Fügefläche eine kreisförmige Po-

•(5 sitioniernut 27 eingebracht, deren unendlich viele Zentriermittellinien auf einem Zylinder vom Radius 24 liegen, dessen Mittelachse mit der Mittelachse 23 des Bauteiles 22 zusammenfällt.

Ein durch eine Zentriermittellinie 25 und durch die Mittelachse 23 gelegter Schnitt, der damit definitionsgemäß in einer Wirkungsebene liegt, würde für die Positionierstelle nach Abschluß der ersten Fügestufe bzw. nach Abschluß der zweiten Fügestufe etwa die gleichen Verhältnisse zeigen, wie sie in Fig. 2 bzw.

in Fig. 3 wiedergegeben sind. Es gibt jedoch einen Unterschied, der in einem solchen Schnittbild nicht zum Ausdruck gebracht werden kann: Bei den Anordnungen nach Fig. 1-3, wo die Wandung der Positionierbohrung einen Hohlkegel bildet und das Posi-

tionierelement eine Kugel ist, ergibt sich nach Abschluß der ersten Fügestufe eine Berührungslinie und nach Abschluß der zweiten Fügestufe eine Berührungsfläche zwischen Element und Bohrungswandung. Bei der Anordnung nach Fig. 4 ergeben sich

nach Abschluß der ersten Fugestufe zwischen Positioniereiement und Posilioniemut zwei Berührungspunkte und nach Abschluß der zweiten Fügestufe durch eine vorangehende Deformation von Seiten-

wänden der Positioniernut und Positionierelement zwei Berührungsflächen.

Das zur Durchführung der zweiten Fügestufe benötigte Paar von einander zugeordneten Spannkräften wird in Fig. 4 durch nicht dargestellte besondere Mittel aufgebracht und symbolisch durch die Pfeile 28 angedeutet.

Die gleiche Positionierwirkung ließe sich an Bauteil 21 und 22 erzielen, wenn in die Fügefläche an Bauteil 21 ebenfalls eine kreisförmige Positioniernut eingebracht worden wäre, deren unendlich viele Zentriermittellinien auf einem Zylinder vom Radius 24 liegen und wobei die Mittelachse dieses Zylinders mit der nicht dargestellten Mittelachse des Bauteils 21 zusammenfällt.

In diesem Falle müßten die als Positionierelemente dienenden Kugeln 26 in der Positioniernut eines der beiden Teile vor dem Zusammenspannen festgelegt werden, z. B. durch Kleben.

In Fig. 4 sind als Positionierelemente Kugeln gezeigt. Sie haben den Vorteil, daß sie sowohl mit Positionierbohrungen wie auch mit Positioniernuten zusammenwirken können. Beim Vorhandensein je einer Positioniernut in den Fügeflächen beider Bauteile können auch andersgeformte Positionierelemente zum Einsatz kommen, u. a. solche, die mit den Wänden der Nuten eine linienförmige Berührung eingehen. Ein solches Element kann z. B. bei gerade verlaufenden Zentriernuten ein langer, dünner Zylinderkörper sein, oder z. B. bei kreisförmigen Zentriernutcn ein Toruskörper oder ein Teil eines Toruskörpers. Die Wandungen der Positioniernuten müssen nicht unbedingt zum Grund der Nut hin verjüngt verlaufen. Sie können auch parallel zueinander sein, wenn nur durch die Wahl eines geeigneten Positionierelementes, z. B. einer Kugel, dafür gesorgt wird, daß beim Verschieben von Element und Nut ineinander während der Durchführung der zweiten Fügestufe ein Selbstzentrierungseffekt entsteht.

Betrachtet man die Schnittkonturen der möglichen Kombinationen von Positioniernuten und zugehörigen Positionierelementen, bzw. der möglichen Korn-

gen Positionierelementen im Schnitt durch eine ihrer Wirkungsebenen, so zeigen sich hier die gleichen Bilder.

Aus diesem Grunde werden im folgenden die wichtigsten Kombinationen zwischen Positionierelementen und Positionierausnehmungen, gekennzeichnet durch die oben genannten Schnittkonturen, als weitere Ausgestaltung der Erfindung gemeinsam für Bohrungen und Nuten vorgestellt, und zwar in den Fig. 5 bis 16. In sämtlichen Fig. 5 bis 16 wird jeweils ein Schnitt durch eine Wirkungsebene einer Positio-Hierstelle nach durchgeführter zweiter Fügestufe gezeigt. Die dargestellten Konturen können sich ergeben aus einer Kombination von Bohrung mit Bohrung, Bohrung mit Nut oder Nut mit Nut. In sämtlichen Fig. 5 bis 16 ist als wesentlich herauszustellen, daß mindestens innerhalb eines der beiden Bauteile sich spätestens nach Durchführung der zweiten Fügestufe, also nach vorangegangener Materialdeformation, zwischen Positionierelement und den Wandungen der Positionierausnehmung in der Wirkungsebene zwei sich verjüngende Berührungslinien ergeben, wodurch der Selbstzentrierungseffekt sichergestellt wird. Innerhalb eines der beiden Bauteile kann auf diesen Selbstzentrierungseffekt verzichtet werden, wenn vor dem Spannvorgang das Positionierelement spielfrei in das Bauteil eingefügt wurde, z. B. wenn das teilweise als Zylinder ausgebildete Positionierelement in einem der Bauteile in einer zylindrischen Bohrung durch eine Preßpassung befestigt wurde, wie dies (in den später noch genau zu erläuternden) Fig. 11 bis 14 geneigt ist.

Fig. 5 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 29 eine zylindrische Bohrung, Element 30 eine Kugel und Ausnehmung 31 eine kegelige Bohrung sind.

Fig. 6 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 32 eine zylindrische Bohrung, Element 33 eine Kugel und Aushehmung 34 eine zylindrische Bohrung sind.

Fig. 7 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 35 eine kegelige Bohrung, Element 36 eine Tonne und Ausnehmung 37 einen Teil einer tonnenförmigen Bohrung darstellt.

Fig. 8 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 38 eine zylindrische Bohrung, Element 39 eine Tonne und Ausnehmung 40 eine kegelige Bohrung sind.
Fig. 9 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 41 eine zylindrische Bohrung, Element 42 ein Doppelkegel und Ausnehmung 43 eine kegelige Bohrung sind.

Fig. 10 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 44 ein sich konvex verjüngender Hohlzylinder, Element 45 ein Doppelkegel und Ausnehmung 46 eine sich kegelförmig verjüngende Bohrung sind.

Fig. 11 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 47 eine zylindrische Bohrung, Element 48 teils ein Kegel, teils ein Zylinder und Ausnehmung 49 eine zylindrische Bohrung, sind.

Fig. 12 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. ent-

steht, wenn ursprünglich Ausnehmung 50 ein sich konvex verjüngender Hohlzylinder, Element 51 teils ein Kegel, teils ein Zylinder und Ausnehmung 52 eine

Fig. 13 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 53 eine zylindrische Bohrung, Element 54 ein Zylinder mit kegelförmiger Kuppe und Ausnehmung 55 eine zylindrische Bohrung sind.

Fig. 14 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 56 eine sich konvex verjüngende zylindrische Bohrung, Element 57 ein Zylinder mit kugelförmiger Kuppe und Ausnehmung 58 eine zylindrische Bohrung sind.

Fig. 15 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. ent-'steht, wenn ursprünglich Ausnehmung 59 eine zylindrische Bohrung, Element 60 ein Kegel mit an der Seite des größeren Durchmessers aufgesetzter kugelförmiger Kuppe und Ausnehmung 61 eine kegelige Bohrung sind.

Fig. 16 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 62 eine sich konvex verjüngende zylindrische Bohrung, Element 63 ein Kegel mit an der Seite des größeren Durchmessers aufgesetzter kegelförmiger Kuppe und Ausnehmung 64 eine kegelige Bohrung sind.

Für den Fall, daß das ursprüngliche Material eines der Bauteile zur Ausbildung einer Positionierstelle nicht geeignet ist, können besondere Körper aus ge-

eignetem Material vorgesehen werden, die in das Bauteil eingebracht oder an dem Bauteil befestigt werden und an denen die geeigneten Ausnehmungen zur Bildung einer Positionierstelle angebracht werden.

Fig. 17 zeigt zwei zusammenzufügende Bauteile, in die besondere Körper 65 eingebracht wurden, an denen die zur Bildung einer Positionierstelle benötigten Ausnehmungen 66 vorhanden sind. Solche Körper können z. B. bei metallischen und nicht metallischen Bauteilen, die gegossen bzw. druckgegossen werden, mit eingegossen werden.

Fig. 18 zeigt zwei Bauteile, an denen besondere Körper 67 befestigt sind, an denen die zur Bildung einer Positionierstelle benötigten Ausnehmungen 68 vorhanden sind. Solche Körper können z. B. angeschweißt cder angeklebt sein.

Es ist oft gut, eine Sicherung der Positionierelemente gegen das Herausfallen vorzusehen. Die einfachste Art der Sicherung besteht im Einklemmen des Positionierelementes in der Positionierbohrung oder der Positioniernut eines der beiden Bauteile. Dies gelingt am einfachsten bei einer Schnittkontur gemäß den Fig. 11 bis 14. Darüber hinaus sind weitere Sicherungen in den Fig. 19 bis 23 gezeigt. Fig. 19 zeigt eine Positionierstelle mit kegelig ausgeführten Positionierbohrungen 69 und einem kugelförmigen Positionierelement 70. An der Berührungslinie zwischen dir Kugel 70 und einer der Positionierbohrung 69 ist die Kugel an der Wandung der Positionierbohrung angeheftet. Dies kann z. B. durch Kleben oder Punktschweißen geschehen. Selbstverständlich ist diese Befestigungsart auch für andere Formen von Elementen und Bohrungen bzw. Nuten geeignet.

Fig. 20 zeigt eine Positionierstelle mit einer kegeligen Positionierbohrung 72 im Bauteil 75 und einem Positionierelement 73, welches als Zylinder mit aufgesetzter Kugelkuppe ausgebildet ist. Das Element 73 ist über seine ganze Zylinderlänge eingebettet in das Material des Bauteiles 74 oder in speziell für diese Einbettung bestimmtes besonderes Material, welches partiell an Bauteil 74 angebracht wurde. Eine solche Einbettung ist z. B. möglich durch Einschallen des Elementes in Plastikmaterial mit Hilfe von Ultraschall oder durch Ausgießen nach vorhergegangener Einbringung des Elementes in eine vorgefertigte Werkstoffausnehmung des Bauteils 74. Bei einer derartigen Befestigung des Elementes wird also die das Element aufnehmende Bohrung oder Positioniernut beim Ein bringungsvorgang selbst erst geschaffen. Außerdem ist in diesem Falle für die Zentrierung der Bauteile 74 und 75 ausschließlich die gecmetrische Form der Positionierbohrung 72 und des mit ihr in Berührung stehenden Teilstückes des Positionierelementes 73 maßgeblich, wogegen die geometrische Form des in Bauteil 74 untergebrachten Tcilstücks des Positionierelementes 73 beliebig sein kann.

Fig. 21 zeigt ein Positionierelement 76, welches mit seinem kugelförmig ausgebildeten Teil 77 zusammen mit dem kegelförmigen Teil der Positionierbohrung 79 die eigentliche Pösitiöniefäufgabe für das (nicht dargestellte) zweite Bauteil übernimmt/ Ein Ansatz 78 des Positionierelementes, der beispielsweise ebenfalls teilweise kugelförmig ausgebildet sein kann, ist im zylindrischen Teil der Positonierbohrung 79 festgeklemmt und sichertsomit das Positionierelement 76 vor dem Herausfallen aus der Bohrung.

Die kugelförmige Ausbildung des Ansatzes 78 bietet die Möglichkeit, daß durch den Ansatz 78 selbst keine Behinderung auftreten kann, falls der eigentliche positionierende Teil 77 einmal eine seitliche Verlagerung ausführen muß, was aus Gründen der Ausmittelung von Toleranzen der Mittenabstände der Bohrungen vorkommen kann.

Fig. 22 zeigt ähnliche Verhältnisse wie Fig. 21, jedoch besteht hier das Positionierelement nicht aus einem ursprünglich einheitlichen Körper, sondern er ίο wird gebildet durch zwei aneinandergefügte Einzelelemente, die hier beide die Form einer Kugel haben. Die beiden Kugeln können z. B. durch Schweißen oder Löten verbunden werden. Die große Kugel fungiert dabei als eigentliches Positionierelement, die im is zylindrischen Teil der Positionierbohrung eingeklemmte kleine Kugel übernimmt die Aufgabe der Befestigung des Gesamtkörpers.

Fig. 23 zeigt ein Positionierelement, bestehend aus

einem teilweise kugelförmig geformten Teil 80, welches die eigentliche Positionieraufgabe übernimmt, mit einer Werkstoffausnehmung 82 und einem als Schraube !ausgebildeten Ansatz 81. Die im Bauteil 85 eingebrachte Positionierbohrung besteht aus einem kegelförmig ausgebildeten Teil 83 und einem zylindri-

>5 sehen Teil 84, welcher mit Gewinde versehen ist.

Die Befestigung des Positionierelementes geschieht durch Einschrauben des als Schraube ausgebildeten Ansatzes 81 in den mit Gewinde versehenen Teil 84 der Positionierbuhrung. Das Einschrauben wird erleichtert durch die Werkstoffausnehmung 82, die z. B. als Innensechskant ausgebildet sein kann.

Derart ausgebildete Positionierelemente können mit dem als Schraube ausgebildeten Ansatz nicht nur in einem der beiden zusammenzufügenden Bauteile J5 befestigt werden, sondern der eigentliche positionierende Teil 80 des Positionierelementes kann dabei auch derart in den positionierenden Teil der Positionierbohrung, im vorliegenden Falle in den kegelig ausgebildeten Teil 83 der Bohrung, eingepreßt werden, daß ein maßlich definierbarer Punkt des Positionierelementes, z. B. der Kugelmittelpunkt dem teilweise kugelförmig geformten Teilstückes 80, einen definierbaren Abstand zur Fügefläche 86 einnimmt. Dieser Abstand kann z. B. mit einem Lehren-Ring 87 überprüft werden

Dieser Vorgang des Einpressens des Teilstückes 80 des Positionierelementes in den Teil 83 der Positionierbohrung stellt praktisch an Teilstück 80 des Elementes und an Teil 83 der Bohrung teilweise eine Vorwegnahme der Deformation dar, wie sie sonst in der zweiten Fügestufe beim eigentlichen Spannvorgang durchgeführt wird. Hierdurch wird jedoch nicht die Durchführung der ersten und zweiten Fügestufe in Verbindung mit dem (nicht dargestellten) zweiten Bauteil beeinträchtigt.

Die Aufbringung der zur Durchführung der zweiten Fügestufc notwendigen Spannkraft erfolgt in vielen Fällen durch eine Schraube. Um Platz zu sparen, kann es vorteilhaft sein, die Schraube durch das Positionierelement hindurchzuführen oder das Positionierelernent selbst als ein Teil der Schraubverbindung aus* zuführen,

Fig. 24 zeigt eine Positionierstelle nach durchge* führter zweiter Fügestufe mit den Bauteilen 88 und 89_f mit einer Schraube 90 und mit einem Positionierelemefit, bestehend aus einem hier teilweise kugelförmig ausgeführten Positionierteil 91, mit einer Gewindebohrung 95 und einem als Schraube ausgebildeten

Ansatz 92. Mit Hilfe des Ansatzes 92 kann das Positionierelement in der gleichen Weise in die Bohrung des Bauteils 89 eingebracht werden, wie dies für das Element in Fig. 23 beschrieben wurde. Bei der Anordnung nach Fig. 24 kann es notwendig sein, das Positionierteil 91 sehr stark in die Positionierbohrung des Bauteiles 89 einzupressen bzw. den Schaft des schraubenförmigen Ansatzes 92 unter starke Vorspannung zu setzen, da die Schraube 90 nicht nur die zur Durchführung der zweiten Fügestufe notwendige Spannkraft übernehmen muß, sondern auch teilweise oder ganz die in der Verbindung zwischen den Bauteilen 88 und 89 auftretenden Betriebskräfte. Um bei der Aufbringung der im schraubenförmigen Ansatz 92 benötigten Vorspannung das Positionierteil 91 nur biszueinerdefinicrtenTiefe indas Bauteil 89 eindringen zu lassen, ist in diesem eine Anschlagfläche 93 vorgesehen, an die das Positionierteil 91 nach vorangegangener Deformation der als Zentrierfläche dienenden Kegelwand der Bohrung in Bauteil 89 mit einer entsprechend ausgebildeten Planfläche zum Anschlag kommt.

Um mit Hilfe eines besonderen Werkzeuges ein hohes Drehmoment in das Positionierteil 91 einleiten zu können, isi an dessen Stirnfläche 94 eine Planverzahnung vorgesehen. Bei Verwendung eines hohlen Schraubwerkzeuges kann dasselbe mit einer in die Gewindebohrung 95 eingebrachten Schraube kraftschlüssig mit dem Positionierteil 91 verbunden werden, so daß ein Abheben des Werkzeuges von der Planverzahnung vermieden wird.

Die Gewindebohrung 95 ist hauptsächlich dafür vorgesehen, daß in sie eine Schraube 90 eingebracht werden kann, mit der die zum Fügen der beiden Bauteile 88 und 89 benötigten Spannkräfte aufgebracht werden können.

Fig. 25 ztigt eine Positionierstelle nach durchgeführter zweiter Fügestufe. Hier besitzt der eigentliche Positionierabschnitt 97 des Positionierelementes zwei als Schraubenschäfte ausgeführte Ansätze 98 und 99. Die Aufbringung der Spannkräfte erfolgt über die Schraubenschäfte mit Hilfe von Schraubenmuttern. Auch bei dieser Anordnung ist es wünschenswert, das gesamte Positionierelement in einem der beiden Bauteile, z. B. im unteren, vorzumontieren. Hierbei muß eine mit Materialdeformationen verbundene Zentrierung des Positionierabschnittes 97 in der Positionierbohrung des einen Bauteils vorgenommen werden. Außerdem muß der Schraubenschaft 9Ϊ unter eine bestimmte Vorspannung gesetzt werden, um später hohe Betriebskräfte aufnehmen zu können. Um dabei zu gewährleisten, daß der Positionicrabschnitt 97 nur bis zu einer gewissen Tiefe in das Bauteil eindringt, ist im unteren Teil der Positionierbohrung eine Planfläche vorgesehen, an der die Planfläche 96 des Positionierelementes zum Anschlag kommt.

Fig. 26 zeigt eine Positionierstelle nach durchgeführter zweiter Fiigestufe mit einem als durchgebohrte Kugel ausgeführten Positionicrelement. Durch die Bohrung des Positionierelemcntcs ist eine Schraube zum Aufbringen der Spannkräfte durchgeführt. Die Schraube kann durch eine Niete ersetzt werden.

Hier/u 3 Blntt Zeieli'iuni'en

030 220/193

Claims

Patentansprüche:

1. Baueinheit, bei der zwei an einer Fügefläche bis zur vollständigen Flächenanlage zusammenzuspannende Bauteile in eine vorbestimmte Relativlage positioniert sind, bei der in mindestens eines der Bauteile mindestens eine Positionierausnehmung eingebracht ist, welche eine bezüglich einer zur Fügefläche senkrechten Achse zentralsymmetrische Zentrierfläche aufweist, während das andere Bauteil ein Positionierelement aufweist, welches, von der Fügefläche her einbringbar, spätestens nach Beendigung des Zusammenspannens der Bauteile im anderen Bauteil einen in alien queraxialen Richtungen spielfreien Festsitz aufweist, und welches an dem über die Fügefläche hinausgehenden freien Ende einen mit der Achse der Zentrierfläche koaxial ausrichtbaren, zentralsymmetrischen Zentrierabschnitt besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierausnehmung (4) sich in der von der i-ügefiäche nach innen weisenden Richtung verjüngend ausgebildet ist, das Positionierelement (3) einen auch in Axialrichtung spielfreien Festsitz hat, derart, daß es im Stande ist, vom Zusammenspannen herrührende axiale Kräfte über die Flächen gemeinsamer Berührung mit der Materialausnehmung des anderen Bauteils zu übertragen, daß sich der Zentrierabschnitt des Positionierelements (3) nach außen verjüngt, daß bereits bei Annäherung der zugehü.igen Fügeflächen (15, 16), wie auch beim späteren Zusarrmensp^nnen der Bauteile (1, 2) die Zentrierfläche ρ (z. B. kegelige Bohrung) nur an dem Zentrierabschni'' (z. B. Halbkugel) zur Anlage bringbar ist und daß während des nach erfolgter Anlage beginnenden Zusammenspannens im Anlagebereich eine überwiegend durch Flächenpressung hervorgerufene Deformation des Positionierelements (3) und/oder der Ausnehmungsmantelung bewirkt ist, derart, daß der bei der Anlage entstandene Kontaktbereich mit zumindest elastischer Deformation sich vergrößert, daß die Positionierausnehmung (4), vom Kontaktbereich nach innen, eine geringere Verjüngung aufweist als der Zentrierabschnitt des Positionierelements (3) und, vom Kontaktbereich nach außen, sich mehr erweitert als der Zentrierabschnitt des Posilionierelements (3), das Positionierelement (3) auch in dem einen Bauteil (1) /u einem in axialer und queraxialer Richtung spielfreien Festsitz gelangt.

2. Baueinheit nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierabschnitt mindestens im Anlagebereich (18, 19) sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.

3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet.daß die Zentrierfläche die Innenwandung einer konischen Bohrung (4) ist.

4. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sieh verjüngende Teil der Positionierausnehmung (4, 29) sich aus mehreren rotationssymmetrischen Unterabschnitten zusammensetzt, wobei an den Übergängen von einem zum anderen Unterabschnitt die die Verjüngung kennzeichnenden Neigungswinkel, die mit der Hauptachse (20) der Positionierausnehmung gebildet werden können, unterschiedliche Größe

aufweisen.

5. Baueinheit nach Anspruch I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierausnehmung (29) eine zylindrische Bohrung größeren Durch-

messers mit einer an diese anschließbaren zylindrischen Bohrung kleineren Durchmessers ist und die Zentrierfläche durch Deformation im Bereich der Mündung der kleineren Bohrung in die größere mittels des Zentrierabschnitts des Positio-

K) nierelements gebildet ist.

6. Baueinheit nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierfläche die Innenwandung einer Nut (27) ist.

7. Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch ge-I^ kennzeichnet, daß der Zentrierabschnitt mindestens im Anlagebereich (18, 19) konisch oder sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.

8. Baueinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bauteile (1, 2) gleichartige Positionierausnehmungen (4) aufweisen und das PüMiiuniefciemeni (3) bezüglich der Fügefiächc (13) symmetrisch ist.

9. Baueinheit nach Anspruch 2 und 8, dadurch >5 gekennzeichnet, daß das Positionierelement (4) eine Kugel ist.

10. Baueinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierelement (97) mit

in Spannmitteln (98, 99) zum Zusammenspannen der Bauteile versehen ist.