DE4227850C2 - Bauteillagesicherung zwischen einem ersten und wenigstens einem zweiten Bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Bauteillagesicherung wenigstens zweier Bauteile zueinander nach der Gattung des Patentanspruchs. Es ist schon eine Bauteillagesicherung bekannt, die durch Einfügen wenigstens eines beispielsweise zylindrisch oder kegelig geformten, insbesondere eines hohlen Stiftes in jeweils eine zu diesem Zweck in den Bauteilen ausgebildete Bohrung erfolgt (Hütte II A, 28. Auflage, Seite 41), wobei der Außendurchmesser des Stiftes und die Innendurchmesser der korrelierenden Bohrungen dermaßen festgelegt werden, daß zwischen Stift und zumindest einer Bohrung eine Flächenpressung entsteht. Nachteilig ist dabei, daß wenigstens eine der beiden Bohrungen erst nach dem Einstellen der endgültigen Relativposition der Bauteile gefertigt werden kann, was insbesondere bei großen Stückzahlen in der Serienproduktion mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden ist.

Bei einer anderen bekannten Bauteillagesicherung nach der DE-OS 20 54 836 eines ersten Bauteiles mit einem zweiten Bauteil aus Kunststoff findet eine Metallbuchse Verwendung, die mit einem Bund an dem ersten Bauteil anliegt und am gegenüberliegenden Ende Hinterschneidungen am Umfang hat, in die beim Eintreiben der Metallbuchse in das zweite Bauteil mittels Ultraschall und Druck, Kunststoff einfließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Bauteillagesicherung derart zu verbessern, daß die Lage der Bauteile zueinander in einfacher Weise sicherbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Vorteilhaft ist es, im Bereich des in das Bauteil eindringenden Endes des Hohlkörpers eine Verjüngung vorzusehen, wodurch die zum Eintreiben des Hohlkörpers erforderliche Schwingungsenergie und axiale Kraft verringert wird. Sind an einer weiteren, vorteilhaften Ausführung beide zu verbindenden Bauteile aus thermoplastischem Kunststoff gefertigt, so kann der die Bauteile verbindende Hohlkörper sowohl direkt in die Wandung des zu verbindenden Bauteils, als auch in die Wandung des zweiten zu verbindenden Bauteils eingetrieben werden.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Bauteillagesicherung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht des prinzipiellen Aufbaues eines Verfahrens zur Lagesicherung von Bauteilen, Fig. 2 einen Längsschnitt eines Drehstellers zur Leerlaufdrehzahlregelung mit zwei Gehäuseteilen, deren Lage zueinander erfindungsgemäß gesichert ist.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Hohlkörper aus Metall bezeichnet, der teilweise in eine in einem ersten Bauteil 2 angeordnete, durchgehende Bohrung 3 ragt, in die er in einem ersten Verfahrensschritt eingefügt wird. Die Bohrung 3 hat vorteilhafterweise einen Innendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des Hohlkörpers 1, wodurch der Hohlkörper 1 nach dem Einfügen in die Bohrung 3 durch eine radiale Pressung fixiert wird.

Der Hohlkörper 1 kann eine beliebige äußere Form annehmen. Vorteilhafterweise ist der Hohlkörper 1 zylindrisch oder kegelmantelförmig ausgebildet und hat eine entsprechende zylindrische bzw. kegelmantelförmige Durchgangsöffnung. Am Umfang des Hohlkörpers 1 ist ein sich in axialer Richtung erstreckender, durchgehender Schlitz angeordnet, wodurch sich der Hohlkörper 1, bei auf den Innendurchmesser der Bohrung 3 abgestimmten Außendurchmesser, nach dem Einfügen in der Bohrung 3 vorteilhaft verspannt.

Das erste Bauteil 2 besteht aus einem beliebigen festen Material, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, und ist parallel anliegend zu einem zweiten Bauteil 4 aus thermoplastischem Kunststoff angeordnet, das sich andererseits an einem Gegenhalter 5 abstützt. Die Bauteile 2, 4 können auch Teilbereiche, wie Laschen, Flansche, o. ä., verschiedener Körper darstellen.

An dem aus der Bohrung 3 herausragenden freien Ende 8 des Hohlkörpers 1 greift axial fluchtend eine Sonotrode 9 einer bekannten Ultraschallquelle 10, beispielsweise eines handelsüblichen Ultraschallschweißgerätes, an. Die Ultraschallquelle 10 ist über Anschlußleitungen 11 mit einer Spannungsquelle 13 verbunden und erzeugt in bekannter Weise in axialer Richtung mechanische Schwingungen im Bereich von 20 bis 50 KHz. Ein großer Teil der Schwingungsenergie der Ultraschallquelle 10 wird über die Sonotrode 9 an den Hohlkörper 1 übertragen und von diesem in sein dem freien Ende 8 gegenüberliegendes Eintreibende 15 geleitet. Nachdem die Bauteile 2, 4 in eine gewünschte Relationsposition gebracht wurden, wird der Hohlkörper 1 nun mittels einer in Pfeilrichtung 12 wirkenden, axialen Kraft bis zur Anlage an das zweite Bauteil 4 eingeführt und anschließend in das zweite Bauteil 4 eingetrieben, wobei das aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Bauteil 4 an dieser Stelle bis zum Schmelzpunkt erwärmt wird und der geschmolzene Kunststoff im Inneren des Hohlkörpers 1 entgegen der Eindringrichtung ausweichen kann.

Der geschmolzene Kunststoff füllt das Innere des Hohlkörpers 1 teilweise aus, wodurch der Hohlkörper 1 in radialer Richtung mit dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 4 verspannt wird. Durch den im Hohlkörper 1 vorgesehen axialen Schlitz bleibt ein die Festigkeit der erfindungsgemäßen Bauteillagesicherung zusätzlich verstärkender Restzusammenhalt zwischen dem Bauteil 4 und dem im Inneren des Hohlkörpers 1 befindlichen Kunststoff bestehen.

Sowohl die zum Eintreiben des Hohlkörpers 1 erforderliche Schwingungsenergie, als auch die erforderliche axiale Kraft können durch eine Verkleinerung der Berührungsfläche zwischen Hohlkörper 1 und zweitem Bauteil 4 reduziert werden. Hierzu weist der Hohlkörper 1 an seinem in das zweite Bauteil 4 eindringenden Eintreibende 15 wenigstens eine Verjüngung 16 auf, die beispielsweise durch eine oder zwei am Rand des Hohlkörpers 1 befindliche Fasen oder Abschrägungen gebildet wird.

Ist zum Eintreiben des Hohlkörpers 1 nur eine geringe axiale Kraft erforderlich, so kann auf den Gegenhalter 5 verzichtet werden. Dies gilt auch entsprechend bei einer steifen Ausbildung des zweiten Bau­ teils 4.

Bei einem weiteren, vorteilhaften Verfahren bestehen sowohl das erste Bauteil 2, als auch das zweite Bauteil 4 aus thermoplastischem Kunststoff, so daß der Hohlkörper 1 mittels einer Ultraschallquelle 10 und einer in Pfeilrichtung 12 wirkenden axialen Kraft direkt in beide Bauteile 2, 4 eintreibbar ist, ohne daß vorher eine Bohrung in dem zweiten Bauteil 2 erzeugt werden muß.

Darüber hinaus ist denkbar, den Hohlkörper 1 zusätzlich zum zweiten Bauteil 4 in weitere Bauteile aus thermoplastischem Kunststoff ein­ zutreiben und damit die Lage von mehr als zwei Bauteilen zueinander zu sichern.

In Fig. 2 ist ein bekannter Drehsteller zur Steuerung eines Strö­ mungsquerschnittes in Brennkraftmaschinen gezeigt, der aus einem Antriebsteil 20 und einem Stellerteil 21 zusammengesetzt ist. Der Antriebsteil 20 hat ein Antriebsgehäuse 22 aus thermoplastischem Kunststoff, das einen beispielsweise aus Blechlamellen bestehenden Stator 23 und eine um einen Induktionskern 24 angeordnete Wicklung 25 umschließt. In einer Vertiefung 28 des Antriebsgehäuses 22 sitzt ein Hohlkörper 29, der eine Bohrung 30 aufweist, in die ein Ende einer Achse 31 eingepreßt ist. Auf der Achse 31, die andererseits in einem Stellergehäuse 40 des Stellteils 21 beispielsweise durch Um­ spritzung festgelegt ist, ist ein Trägerkörper 32 beispielsweise über ein Wälzlager 34 und einen Gleitsitz 35 drehbar gelagert. In Umfangsrichtung ist der Trägerkörper 32 teilweise von einem Perma­ nentmagneten 36 und einem Steuerglied 37 umgeben, an dem ein Steuer­ arm 38 ausgebildet ist. Der Steuerarm 38 ragt in eine vom Steller­ gehäuse 40 gebildete Stellkammer 41 und hat eine Außenfläche 42, die derart geformt ist, daß sie möglichst genau dem Innendurchmesser eines Stellfensters 48 einer in die Stellkammer 41 mündenden, nicht näher dargestellten Strömungsöffnung entspricht und je nach Dreh­ winkelstellung des Steuerarms 38 die Strömungsöffnung mehr oder weniger freigibt. Das Antriebsgehäuse 22 des Antriebsteils 20 und das Stellergehäuse 40 des Stellerteils 21 sind über eine Bajonett­ verbindung 39 in axialer Richtung formschlüssig verbunden und mit Hilfe einer Wellenscheibe 43 spielfrei verspannt. Eine auf der Achse 11 zwischen Stellergehäuse 40 und Trägerkörper 32 angeordnete Schei­ be 44 sorgt für eine reibungsarme Drehbarkeit des Trägerkörpers 32.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Drehsteller zur Steuerung eines Strö­ mungsquerschnittes in Brennkraftmaschinen wird die Drehwinkelstel­ lung des Steuerarmes 38 von der Lage eines im Permanentmagneten 36 diametral ausgebildeten Magnetfeldes und von den Eigenschaften des im Stator 23 mittels eines Erregerstromes induzierten Magnetfeldes bestimmt, wobei jedem Erregungszustand eine bestimmte Drehwinkel­ stellung des Steuerarmes 38 entspricht. Damit dieser Drehwinkel­ stellung ein gewünschter Schließzustand des Strömungsquerschnittes entspricht, wird nach der Montage des Drehstellers durch Verdrehen des in der Stellkammer 41 ausgebildeten Stellfensters 48 gegenüber dem Steuerarm 38 eine bestimmte Grundstellung eingestellt. Hierzu wird das über die Bajonettverbindung 39 mit dem Antriebsgehäuse 22 verbundene Stellergehäuse 40 in Umfangsrichtung gegenüber dem An­ triebsgehäuse 22 soweit verdreht, bis die Außenfläche 42 des Steuer­ arms 38 einen gewünschten Strömungsquerschnitt am Stellfenster 48 freigibt.

Da die Bajonettverbindung 39 keine Sicherheit gegen Verdrehen bie­ tet, wird die Lage zwischen Antriebsgehäuse 22 und Stellergehäuse 40 durch das erfindungsgemäße Einfügen des Hohlkörpers 1, wie in Fig. 1 beschrieben, gesichert. Das Stellergehäuse 40 entspricht dabei dem ersten Bauteil 2, das Antriebsgehäuse 22 dem zweiten Bauteil 4 aus Fig. 1, wobei die Bauteillagesicherung zwischen einer Lasche 45 des Stellergehäuses 40 und einer Lasche 46 des Antriebsgehäuses 22 erfolgt. Hierzu wird in der oben beschriebenen Weise der Hohlkörper 1 auf die Lasche 45 des Stellergehäuses 40 aufgesetzt und mittels der Sonotrode 9 (Fig. 1) in die Laschen 45 und 46 eingetrieben. Bedingt durch das Eindringen des Hohlkörpers 1 in das zweite Bauteil 4 bzw. die Lasche 46 weist das zweite Bauteil 4 bzw. die Lasche 46 im vom Hohlkörper 1 verdrängten Bereich eine plastische Deformation 47 auf.

Der beim Eindringen des Hohlkörpers 1 in das zweite Bauteil 4 bzw. die Lasche 46 geschmolzene Kunststoff wird teilweise entgegen der Eindringrichtung des Hohlkörpers 1 verdrängt und füllt das Innere des Hohlkörpers 1 derart aus, daß zwischen Hohlkörper 4 bzw. der Lasche 46 eine Flächenpressung entsteht, die den Hohlkörper 1 im Bauteil 4 bzw. der Lasche 46 festlegt. Diese Flächenpressung ist ausreichend, um kleine axiale Kräfte zwischen den Bauteilen 2 und 4 übertragbar zu machen. Für größere axiale Kräfte ist eine zusätz­ liche Festlegung, beispielsweise durch die Bajonettverbindung 39 notwendig. In tangentialer Richtung sind die Bauteile 2, 4 über den Hohlkörper 1 festgelegt.

Claims (1)

1. Bauteillagesicherung zwischen einem ersten und wenigstens einem zweiten Bauteil, insbesondere zur Bauteillagesicherung zweier Ge­ häuseteile eines Drehstellers zur Steuerung eines Strömungsquer­ schnitts in Brennkraftmaschinen, bei der wenigstens ein Hohlkörper aus Metall in die Bauteile eingebracht ist und die Einbringung des Hohlkörpers mittels Anwendung von axialem Druck und Schallenergie wenigstens in das aus Kunststoff bestehende zweite Bauteil erfolgt und wenigstens das zweite Bauteil eine plastische Deformation im Inneren des Hohlkörpers aufweist, wobei der Hohlkörper an seinem in das zweite Bauteil eindringenden Eintreibende eine Verjüngung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlkörper (1) ein in axialer Richtung verlaufender, durchgehender Schlitz ausgebildet ist.