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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Befestigung eines
Bauteils an einem Träger nach
dem Patentanspruch 1.
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Insbesondere
im Automobilbau stellt sich die Forderung, Bauteile an einem Träger zu befestigen. Der
Träger
ist häufig
aus Blechmaterial. Es ist auch bekannt, zu diesem Zweck Kunststoffbefestigungsvorrichtungen
zu verwenden. Es ist aus
DE 20 2005 010 873 U1 bekannt, ein Befestigungsteil
aus Kunststoff so auszubilden, daß es in eine Aufnahmeöffnung des
Trägers
verriegelnd einsteckbar ist und eine Passage oder einen Kanal aufweist
zur Aufnahme des Gewindeschaftes einer Befestigungsschraube. Das
Kunststoffteil weist einen Flanschabschnitt auf, der sich gegen
die zugekehrte Seite des Trägers anlegt,
sowie einen Fußabschnitt,
der durch die Öffnung
hindurchgeführt
wird. Der Fußabschnitt
weist eine Bohrung oder dergleichen auf zur Aufnahme der Befestigungsschraube.
In einer Ausnehmung nimmt das Kunststoffteil (Unterteil) eine Buchse
mit Flansch auf (Oberteil), die einen Durchgang für die Befestigungsschraube
aufweist. Die Buchse ist im Unterteil über mehrere rampenartige Gleitflächen abgestützt, um
einen Toleranzausgleich zu bewirken, indem die Buchse von der Befestigungsschraube
mitgeschleppt wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Befestigung eines Bauteils an einem Träger zu schaffen, mit der Toleranzen entlang
der Achse der Befestigungsschraube ausgeglichen werden können und
vorgesehene Komponenten zu einer Einheit vormontierbar sind.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist ein Unterteil einteilig aus Kunststoffmaterial geformt. Das
Unterteil ist verriegelnd in eine Öffnung des Trägers einsetzbar
und weist eine axiale Bohrung oder Passage auf für die Aufnahme eines Gewindeschaftes
einer Befestigungsschraube. Zur Passage ausgerichtet weist das Unterteil
ferner zur Oberseite hin eine Ausnehmung auf, in der mindestens
eine sich annähernd
radial, d.h. senkrecht zur Achse der Bohrung erstreckende Federnase
angeordnet ist. Die Oberseite des Unterteils weist in einer ringförmigen Anordnung
einzelne Stufen auf, wobei jede Stufe eine obere Stufenfläche und
in einer Richtung des Umfangs gesehen eine vordere und eine hintere Kante
aufweist. Die Stufen sind in gleiche Gruppen unterteilt. Dies bedeutet,
jede Gruppe hat die gleiche Anzahl und die gleiche Anordnung von
Stufen, wobei in einer Richtung der ringförmigen Anordnung die vordere
Kante einer Stufe höher
liegt als die hintere Kante der nächstfolgenden Stufe.
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Das
einteilige Oberteil weist einen Flansch und einen mittigen hohlen
Schaftabschnitt auf, der auf einer Seite des Flanschabschnitts angeformt
ist. Der Innen durchmesser des hohlen Schaftabschnitts ist größer als
der Außendurchmesser
des Gewindeschaftes der Befestigungsschraube. Der Flanschabschnitt
weist an der dem Schaftabschnitt abgewandten Seite eine Werkzeugausnehmung
auf für
die Aufnahme eines Drehwerkzeugs. Auf der gegenüberliegenden Seite weist der
Flanschabschnitt Stützabschnitte
auf, wobei die Stützabschnitte
und die Stufen des Unterteils so geformt sind, daß in jeder
relativen Drehstellung von Ober- und Unterteil untere Flächen der
Stützabschnitte
an oberen Flächen
der Stufen flächig
anliegen. Der Schaftabschnitt ist über mindestens einen nachgebenden
Verbindungsabschnitt mit dem Flansch verbunden und weist auf der
Außenseite
mindestens eine ringförmige
Rippe auf, die so geformt und angeordnet ist, daß bei Anlage der Stützabschnitte
an den oberen Flächen
von Stufen und einer anschließenden
axialen Bewegung des Schaftabschnitts von dem Flanschabschnitt fort
die Federzunge hinter die Ringrippe greift und Ober- und Unterteil
zu einer Einheit zusammengehalten sind. In der montierten Position
sind dann Passage und der Durchgang des hohlen Schaftabschnitts
axial zueinander ausgerichtet. Eine Befestigungsschraube, mit der
das Bauteil unter Anlage an den Flanschabschnitt des Oberteils an
der beschriebenen Befestigungsvorrichtung befestigt wird, erstreckt
sich durch den hohlen Schaftabschnitt, ohne mit diesem in Eingriff zu
kommen, und wird mit seinem Gewindeschaft in der Passage eingeschraubt,
bis das Bauteil fest am Flanschabschnitt des Oberteils anliegt.
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Die
in Winkelabständen
an der Unterseite des Flanschabschnitts des Oberteils angeformten untereinander
gleichen Stützabschnitte
liegen in jeder Drehstellung an den Oberseiten von Stufen an. Da
die Stufen eine unterschiedliche Höhe haben relativ zum übrigen Teil
des Oberteils, hat auch der Flanschabschnitt einen unterschiedlichen
Abstand zum Unterteil. Man kann somit den Abstand des Flanschabschnitts
vom Unterteil stufenweise verändern,
um Toleranzen aufzufangen. Um eine Verstellung zum Toleranzausgleich
vorzunehmen, ist daher eine Drehung des Oberteils relativ zum Unterteil
vorzunehmen über
mindestens die Breite einer Stufe.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Verstellung des Oberteils
gegenüber
dem Unterteil akustisch wahrnehmbar ist. Ferner sind Ober- und Unterteil
nach der Montage verliersicher verbunden.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Oberseite der Stufen
und die Unterseite der Stützabschnitte
rampenförmig
geneigt. Die zueinander ausgerichteten und aneinanderliegenden Flächen der Stufen
und der Stützabschnitte
sind komplementär geformt.
Die Stufen können
dabei in der Abwicklung im Schnitt eine Art Sägezahnmuster ergeben, wobei die
Stufenflächen
in der einen Drehrichtung zur nächstfolgenden
Stufe ansteigen und dann an der vorderen Kante zur hinteren Kante
der nächstfolgenden
Stufe abfallen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht drei Gruppen
mit jeweils drei Stufen vor sowie drei im 120°-Abstand angeordnete Stützabschnitte.
Die Breitenerstreckung der Stützabschnitte,
die vorzugsweise sektorförmig
ausgebildet sind, ist dabei höchstens
so groß wie
die Breite der Stufenflächen.
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Nach
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weisen Ober- und Unterteil
eine Markierung auf für
eine relative Montageposition der Teile zueinander. Da die Relativverstellung
des Oberteils gegenüber
dem Unterteil in axialer Richtung nur relativ gering ist, beispielsweise
0,5 mm beträgt,
ist es vorteilhaft, wenn eine vorgegebene Montageposition bekannt
ist. Die Bedienungsperson weiß dann,
welches Ausmaß eine
Verstellung bei einer Drehung des Oberteils in der einen Richtung
hat.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausnehmung
des Unterteils einen an die Passage angrenzenden Abschnitt auf,
in den der Schaftabschnitt in allen Drehstellungen des Oberteils annähernd passend
eingreift. Auf diese Weise ist eine Führung für die Montage des Oberteils
am unteren Teil vorgesehen, welche beim Einführen des Oberteils dieses gegenüber dem
Unterteil zentriert.
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Der
Schaftabschnitt kann über
mehrere in Umfangsrichtung beabstandete federnde Arme mit dem Flansch
verbunden sein. Die federnden Arme ermöglichen eine Axialbewegung
des Schaftabschnitts von dem Flansch des Oberteils fort, damit die Ringrippe
von dem Federarm in der Ausnehmung des Unterteils untergriffen werden
kann.
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Das
Unterteil weist nach einer Ausgestaltung der Erfindung einen sich
gegen die zugekehrte Seite des Trägers anliegenden Flanschabschnitt
und einen in die Öffnung
einführbaren
Fußabschnitt
auf. Auf gegenüberliegenden
Seiten sind am Fußabschnitt
nahe dem Flanschabschnitt federnde Rastnasen geformt, die in der
Montagestellung des Unterteils sich verriegelnd gegen eine untere
Kante der Öffnung
im Träger anlegen.
Der Flanschabschnitt kann nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung im Bereich der Rastnasen eine Demontageöffnung aufweisen, über die
die zugehörigen
Rastnasen zugänglich
sind. Mit Hilfe eines geeigneten Instruments können die Rastnasen über die Öffnung außer Eingriff
gebracht werden, um das Unterteil zu demontieren.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
perspektivisch das Unterteil einer Vorrichtung nach der Erfindung.
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2 zeigt
die Draufsicht auf das Unterteil nach 1.
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3 zeigt
perspektivisch das Oberteil der Vorrichtung nach der Erfindung.
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4 zeigt
perspektivisch das Oberteil nach 3 von der
Unterseite.
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5 zeigt
im Schnitt Ober- und Unterteil der Vorrichtung nach der Erfindung
im vormontierten Zustand.
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6 zeigt
den montierten Zustand der Vorrichtung nach 5.
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7 zeigt
eine zweite relative Drehposition von Ober- und Unterteil der Vorrichtung
nach 6.
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8 zeigt
eine weitere relative Drehposition von Ober- und Unterteil der Vorrichtung
nach 6.
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In
den 1 und 2 ist ein einteiliges Kunststoffteil
dargestellt, das ein Unterteil 10 einer später noch
zu beschreibenden Vorrichtung bildet. Das Unterteil 10 weist
einen im Schnitt annähernd rechteckigen
Fußabschnitt 12 und
einen Flanschabschnitt 14 auf. Auf gegenüberliegenden
Seiten des Fußabschnitts 12 sind
flexible Arme 16, 18 angeformt, die sich parallel
nach oben in Richtung des Flanschabschnitts 14 erstrecken
und eine Rastnase 20 bzw. 22 aufweisen. Im Flanschabschnitt 14 sind im
Bereich der Rastnasen 20, 22 Öffnungen 24, 26 geformt, über welche
die Rastnasen 20, 22 zugänglich sind.
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Im
mittleren Bereich weist der Flanschabschnitt 14 eine Ausnehmung 28 auf
mit vier paarweise angeordneten Federnasen 30. Die einander
zugekehrten freien Kanten der Federnasen 30 sind kreisbogenförmig, wie
aus 2 zu erkennen.
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Innerhalb
der Kontur der freien Kanten der Federnasen 30 ist ein
kreisförmiger
Abschnitt 32 geformt, der sich in den Fußabschnitt 12 hineinerstreckt.
Zu diesem ausgerichtet erstreckt sich nach unten durch den Fuß eine Passage 34.
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Auf
der dem Fußabschnitt 12 abgewandten Seite
weist der Flanschabschnitt 14 an der Oberseite neun Stufen
in ringförmiger
Anordnung auf. Drei Stufen 1, 2, 3 bilden
jeweils eine Gruppe, wobei jede Gruppe gleiche Stufen aufweist.
In entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung liegt die vordere Kante einer Stufe
oberhalb der hinteren Kante der nächstfolgenden Stufe. Beispielsweise
ist die vordere Kante der Stufe 1 höher als die hintere Kante der
nächstfolgenden
Stufe 2. Von der jeweils hinteren zur vorderen Kante steigen
die oberen Flächen
der Stufen 36 rampenförmig
an.
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In
den 3 und 4 ist ein Oberteil 40 gezeigt
mit einem Flansch 42 und einem Schaftabschnitt 44.
Der Schaftabschnitt 44 ist hohl, weist mithin einen Durchgang 46 auf.
Der Schaftabschnitt 44, der im wesentlichen zylindrisch
ist, ist über
Verbindungsabschnitte 48, die im 120°-Abstand angeordnet sind, mit
selctorförmigen
Stützabschnitten 50 verbunden.
Die Stützabschnitte 50 sind
an der Unterseite des Flansches 42 geformt. Zwischen den
sektorförmigen
Stützabschnitten 50 weist
der Schaftabschnitt 44 im axialen Abstand dazu ringförmige Rippen 52 auf,
die im Schnitt annähernd
dreieckförmig
sind.
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Der
Flansch 47 weist eine glatte Außenfläche 52a auf, in die
annähernd
in der Mitte eine (nicht gezeigt) geformt ist. Die Werkzeugausnehmung 54 ist
annähernd
sechseckförmig
mit gerundeten Ecken bzw. Seiten.
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In 5 sind
Oberteil 40 und Unterteil 10 in Montageausrichtung
gezeigt, wobei das Unterteil 10 bereits in eine Öffnung eines
Bleches 56 eingeclipst ist. Beim Einführen in die Öffnung des
Bleches 56 werden die Arme 16, 18 nach
einwärts gebogen,
bis die Rastnasen 20, 22 die zugekehrte Kante
der Öffnung
untergreifen. Die Unterseite des Flanschabschnitts 14, 42 des
Unterteils 10 liegt dabei gegen die zugekehrte Seite des
Bleches 56 an. Auf diese Weise ist das Unterteil 10 in
der Öffnung
des Bleches 56 verrastet. Es kann jedoch entfernt werden,
indem über
die Öffnungen 24, 26 ein
Werkzeug eingeführt wird,
mit dessen Hilfe die Arme 16, 18 radial nach innen
gebogen werden können,
damit die Rastnasen 20, 22 von den Kanten der Öffnung freikommen.
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Bei
der Montage des Oberteils 40 am bereits eingebauten Unterteil 10 wird
der Schaftabschnitt 44 in die Ausnehmung 26 und
anschließend
die Ausnehmung 32 eingeführt. Dabei kommen die Stützabschnitte 50 des
Oberteils 40 mit einer zugekehrten Stufe 36 in
Eingriff, wobei es von der Drehstellung des Oberteils 40 abhängt, mit
welcher der Stufen 1 bis 3 jeweils ein Stützabschnitt 50 zum
Eingriff kommt. Vorzugsweise wird eine Drehposition des Oberteils 40 gewählt, bei
der der Schaftabschnitt 44 eine mittlere Tiefe in der Ausnehmung 32 einnimmt. Dies
ist in 6 dargestellt. Bei Anlage der Stützabschnitte 50 an
der zugehörigen
Stufe 36 greifen die Federzungen 30 noch nicht
hinter die Rippen 52. Vielmehr muß auf den Schaftabschnitt 44 ein
axialer Druck in Richtung Fußabschnitt 12 ausgeübt werden. Dadurch
verformen die Verbindungsabschnitte 48 und der Schaftabschnitt 44 taucht
tiefer in die Ausnehmung 32, bis die Federzungen 30 die
Rippen 52 untergreifen. Anschließend wird der Druck vom Schaftabschnitt 44 entfernt
und es stellt sich eine Situation ein, wie sie in 6 dargestellt
ist. In dieser sind Ober- und Unterteil 40, 10 miteinander
verbunden und bilden eine Einheit.
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7 zeigt
die relative axiale Position von Unterteil 10 und Oberteil 40,
nachdem das Oberteil 40 um eine Stufe entgegengesetzt der
Uhrzeigerrichtung gegenüber 6 weitergedreht
wurde. Dadurch hebt sich das Oberteil 40 um einen bestimmten
Betrag gegenüber
dem Unterteil 10 an, beispielsweise von 0,5 mm.
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Bei
einer weiteren Drehung um eine Stufe senkt sich gegenüber der
Position nach 7 das Oberteil 40 um
1 mm ab, was einer Absenkung von 0,5 mm gegenüber der Montageposition nach 6 entspricht.
So ruhen etwa in der Null- oder Montageposition nach 6 die
Stützabschnitte 50 auf
den Stufen 2 nach 1 und 2,
in der Position nach 7 auf den Stufen 3 und
in der Position nach 8 auf den Stufen 1.
Auf diese Weise ist es möglich,
den Abstand des Flansches 42 des Oberteils 40 gegenüber dem
tragenden Blech 56 (Träger)
zu variieren, um Toleranzen des am Flansch 42 zu befestigenden
Bauteils auszugleichen. Das Bauteil liegt gegen die Fläche 52a des
Oberteils 40 an und wird mit einer Befestigungsschraube,
die hier nicht dargestellt ist, befestigt, wobei der Gewindeschaft
der Befestigungsschraube sich frei durch den Durchgang 46 des Schaftabschnitts 44 hindurcherstreckt
und in die Passage 34 des Unterteils 10 eingeschraubt
wird. Der Kopf der Schraube verschwindet dabei weitgehend in der
Ausnehmung 44 des Flansches 42 und legt sich mit
seiner Unterseite gegen die Stege 48 an.
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Die
Montage des Oberteils 40 im Unterteil 10 ist akustisch
wahrnehmbar, wenn die Federzungen 30 hinter die Rippen 52 schnappen.
Die Verdrehung des Oberteils 40 entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung
ist ebenfalls akustisch wahrnehmbar, wenn die sektorförmigen Stützabschnitte 50 von
einer Stufe 50 auf die nächste springen. Die Drehung
des Oberteils 40 entgegengesetzt der Ührzeigerrichtung kann beliebig
oft wiederholt werden.