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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum passgenauen Befestigen eines
ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil sowie einen Bausatz, der
die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.
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Insbesondere
beim Zusammenbau eines aus einer Vielzahl von Einzelbauteilen bestehenden Produkts,
zum Beispiel bei der Montage eines Automobils, werden an einem bereits
montierten Halbprodukt Bauteile befestigt, an denen ihrerseits weitere Bauteile
zu befestigen sind. Sehr häufig
hat der Monteur durch die Bauteilformen keine oder keine ausreichende
Unterstützung
beim passgenauen Platzieren des jeweils ersten Bauteils an dem zweiten,
schon an dem Halbprodukt montierten Bauteil. Durchlässe in den
Bauteilen sind häufig
als Langlöcher
ausgebildet, um leichte Variationen bei der Platzierung von Schrauben
zu ermöglichen.
Wünschenswerter
wäre es,
wenn durch die Form der Bauteile ein vorbestimmter Befestigungszustand
klar definiert wäre. Dies
lässt sich
aber über
die Durchlässe
nicht befriedigend lösen,
denn werden statt Langlöchern
herkömmliche
Rundlöcher
verwendet, hat der Monteur das Problem, dass er die Löcher in
dem ersten und dem zweiten Bauteil durch Relativbewegung des ersten
Bauteils zum zweiten Bauteil miteinander zum Fluchten bringen muss
und bei dieser Relativbewegung keine Unterstützung hat.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein passgenaueres Befestigen eines ersten
Bauteils an einem zweiten Bauteil zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und einen
Bausatz gemäß Patentanspruch
5 gelöst.
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Erfindungsgemäß weisen
das erste und das zweite Bauteil an im befestigten Zustand zueinander weisenden
Oberflächen
zueinander passende Struktu ren auf derart, dass bei einem Berühren der
Oberflächen
der beiden Bauteile ein Verschieben oder Verdrehen des ersten Bauteils
bezüglich
des zweiten Bauteils in eine ausgezeichnete Verschiebe- bzw. Dreh-Richtung
ermöglicht
ist und in die zur ausgezeichneten Richtung entgegengesetzte Richtung
unterbunden ist. Das erste Bauteil wird nun an das zweite Bauteil
gesetzt und längs
der ausgezeichneten Richtung so lange verschoben oder verdreht,
bis eine für
das Befestigen geeignete Relativstellung der Bauteile zueinander
erreicht ist. Dann wird das erste Bauteil an dem zweiten Bauteil
befestigt, vorzugsweise unter Verwendung von geeigneten Befestigungsmitteln.
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Dadurch,
dass die zueinander passenden Strukturen der beiden Bauteile eine
Relativbewegung der Bauteile in nur eingeschränktem Maße ermöglichen, sind die Auswahlmöglichkeiten
des Monteurs bei dem Befestigen eingeschränkt, oder positiv ausgedrückt: er
wird bei der Montage durch die Form der Bauteile gewissermaßen geführt.
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Bevorzugt
erfolgt dieses Führen
stufenweise, indem die zueinander passenden Strukturen jeweils ein
sich wiederholendes Sägezahnprofil
aufweisen. Bekanntlich weist ein Sägezahn eine Rampe auf und dann
einen bevorzugt senkrecht zur Ebene der Oberfläche verlaufenden Abfall am
Ende der Rampe, hin zum Anfangsbereich einer nachfolgenden Rampe.
Die Sägezähne des
ersten Bauteils rasten immer an den Sägezähnen des zweiten Bauteils ein.
Das Verschieben oder Verdrehen des ersten Bauteils relativ zum zweiten
Bauteil erfolgt dann immer in den im Wiederholabstand der Sägezahnprofile vorgegebenen
Stufen.
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Soll
das erste Bauteil geradlinig relativ zum zweiten Bauteil verschoben
werden, dann können die
Sägezahnprofile
vermittels langer, sich über
die gesamte Breite der Bauteile erstreckender Rippen bereitgestellt
sein. Im Falle, dass das erste Bauteil gegenüber dem zweiten Bauteil verdrehbar
sein soll, kann ebenfalls ein Sägezahnprofil
genutzt werden. Theoretisch ist es hierzu möglich, eine Mehrzahl von Rippen
bereitzustellen, deren Abstand sich über die Breite eines der Bauteile ändert, d.
h. dass die Rippen fächerartig
verlaufen. Bevorzugt sind jedoch an einem der Bauteile zwei voneinander
beabstandete Strukturbereiche mit Oberflächenstrukturen ausgebildet,
die sich im Wiederholabstand ihrer Sägezahnprofile voneinander unterscheiden.
Diejenige Oberflächenstruktur
mit dem kleineren Wiederholabstand liegt dann näher an der Drehachse und diejenige Oberflächenstruktur
mit dem größeren Wiederholabstand
weiter von der Drehachse entfernt. Die Struktur bereiche können im
Verhältnis
zur Gesamtoberfläche
relativ klein ausgebildet sein, zum Beispiel zwischen 1/10 und 1/25
der Breite des jeweiligen Bauteils einnehmen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Monteur auch beim Schritt des Verschiebens
oder Verdrehens des ersten Bauteils unterstützt, und zwar durch die Elemente
desjenigen Halbprodukts, in oder an das beide Bauteile einzubauen
sind. In diesem Falle muss das Halbprodukt lediglich ein bewegliches
Element aufweisen. Bei geeigneter Platzierung des ersten Bauteils
erfolgt dann das Verschieben oder Verdrehen des ersten Bauteils unter
Einwirkung des beweglichen Elements. Ist das Halbprodukt beispielsweise
ein im Zusammenbau befindliches Automobil, kann der Vorgang des Schließens einer
Tür (zum
Beispiel auch der Heck- oder Kofferraumklappe) dazu verwendet werden,
das erste Bauteil relativ zu dem zweiten Bauteil zu bewegen.
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Die
Erfindung wird auch durch einen geeigneten Bausatz aus solchen zwei
Bauteilen mit zueinander passenden Oberflächenstrukturen verwirklicht.
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Hierbei
ist in bevorzugter Weise vorgesehen, dass jedes Bauteil eine Durchführung für Befestigungsmittel
(zum Beispiel eine Schraube) aufweist. Die zueinander passenden
Strukturen sollten dann eine Relativstellung der Bauteile zueinander
ermöglichen,
bei der deren Durchführungen
fluchten.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Merkmale der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben, in der
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1 schematisch
die Profile eines ersten und eines zweiten Bauteils vor dem Erreichen
einer Befestigungsstellung zeigt und
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2 schematisch
die Profile der Bauteile aus 1 in der Befestigungsstellung
zeigt,
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3 eines
der Bauteile zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
und
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4 ein
anderes der Bauteile zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
veranschaulicht,
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5 die
Bauteile aus 3 und 4 vor dem
Erreichen des für
die Befestigung geeigneten Zustands beim Einbau in den Bereich einer
Heckklappe eines Automobils veranschaulicht und
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6 veranschaulicht,
wie die Heckklappe nach ihrem Schließen den für die Befestigung geeigneten
Zustand erzeugt hat.
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Es
soll ein erstes Bauteil, das in 1 mit 10 bezeichnet
ist, an einem zweiten Bauteil, das in 1 mit 12 bezeichnet
ist, befestigt werden. Das zweite Bauteil 12 ist bereits
fest, zum Beispiel in einem Halbprodukt, eingebaut. Das erste Bauteil 10 ist beweglich.
Beide Bauteile weisen in dem in 1 zu sehenden
Teil ihrer Oberfläche
ein Sägezahnprofil auf,
d. h. eine Folge aus Rippen 14, welche jeweils eine Rampe 16 und
einen senkrecht zur Oberfläche der
Bauteile verlaufenden Abfall 18 umfassen.
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Das
erste Bauteil 10 ist in die durch den Pfeil 20 angegebene
Richtung gegenüber
dem zweiten Bauteil 12 beweglich, und zwar gleiten die
Rampen in der Oberfläche
des ersten Bauteils 10 relativ zu den Rampen 16 in
der Oberfläche
des zweiten Bauteils 12. In durch den Wiederholabstand
der Sägezahnprofile 14 vorgegebenen
Stufen rastet das erste Bauteil 10 jeweils an dem zweiten
Bauteil 12 ein.
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In 2 ist
eine Endstellung gezeigt, in der das erste Bauteil 10 an
dem zweiten Bauteil 12 befestigt werden kann. Diese Endstellung
ist durch die Form der Oberflächen
der Bauteile 10 und 12 vorgegeben und somit wohldefiniert,
damit der Monteur die Bauteile passgenau zueinander platzieren kann.
Wie durch den Pfeil 22 symbolisiert, ist in der zur ausgezeichneten
Richtung (vgl. Pfeil 20) entgegengesetzten Richtung keine
Bewegung des ersten Bauteils 10 möglich. Vielmehr verhindern
die Abfälle
von den Rampen an dem ersten Bauteil 10, welche in Eingriff mit
den entsprechenden Abfällen 18 des
zweiten Bauteils 12 stehen, dass das erste Bauteil 10 zurückverschoben
werden kann.
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Die
Relativbewegung zwischen dem ersten Bauteil 10 und dem
zweiten Bauteil 12 kann eine einfache Längsverschiebung des ersten
Bauteils 10 über
seine Breite hinweg sein. Das erste Bauteil 10 kann auch
relativ gegenüber
dem zweiten Bauteil 12 bei geeigneter Anpassung der Oberfläche verdrehbar
sein. Letzteres wird anhand der 3 bis 6 im
Folgenden erläutert: Als
zweites Bauteil 12 dient beispielsweise das in 3 gezeigte
Bauteil. Das zweite Bauteil 12 weist eine Vielzahl von
sich über
die gesamte Breite des zweiten Bauteils 12 erstreckenden
Rippen 24 auf. Das Sägezahnprofil,
das durch die Rippen 24 vorgegeben ist, bewirkt eine Abweichung
der Oberflächenstruktur
von einer ansonsten ebenen Oberflächenstruktur. Die Rippen 24 sind
gewissermaßen
auf einem Brett ausgebildet. Zum späteren Befestigen des ersten
Bauteils 10 an dem zweiten Bauteil 12 weist das
zweite Bauteil 12 zwei Rundlöcher 26 als Durchlässe für Schrauben
auf.
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Das
erste Bauteil 10 ist in einer beispielhaften Ausführungsform
in 4 gezeigt. Das in den 1 und 2 gezeigte
Sägezahnprofil
weist dieses Bauteil 10 lediglich über einen kleinen Teil seiner Oberfläche auf,
nämlich über die
Strukturbereiche 28 und 30. Jeder der Strukturbereiche 28 und 30 weist eine
Vielzahl von Rippen auf, nämlich
von Rippen 32 beim Strukturbereich 28 und von
Rippen 34 beim Strukturbereich 30. Diese Rippen 32 und 34 erstrecken
sich jeweils über
ca. 1/20 der Breite des ersten Bauteils 10, also im Vergleich
zu den sich über
die gesamte Breite des zweiten Bauteils 12 erstreckenden
Rippen 24 über
einen relativ kleinen Bereich. Die Strukturbereiche 28 und 30 unterscheiden
sich durch die Beabstandung ihrer Rippen, d. h. durch den Wiederholabstand
der Sägezahnprofile.
Dieser Wiederholabstand ist bei den Rippen 32 des Strukturbereichs 28 kleiner
als bei den Rippen 34 des Strukturbereichs 30.
Dies ist allerdings nicht zwingend notwendig so.
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Die
Rippen 32 und 34 passen derart zu den Rippen 24,
dass zwei in dem ersten Bauteil 10 ausgebildete Löcher 36 in
einer Stellung, bei denen die Rippen 32 und gleichzeitig 34 in
Eingriff mit den Rippen 24 sind, mit den Löchern 26 des
zweiten Bauteils 12 fluchten.
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Das
erste Bauteil 10 weist eine Wirkoberfläche 38 auf, deren
Sinn anhand der nachfolgenden Erläuterungen von 5 und 6 klar
wird. In den 5 und 6 ist ein
Zustand gezeigt, in dem das erste Bauteil 10 in ein noch
fertig zu montierendes Kraftfahrzeug eingebaut ist, insbesondere
im Bereich einer Heckklappe des Kraftfahrzeugs, welche durch die
Struktur 40 angedeutet ist. Das erste Bauteil 10 ist
vorläufig
mit Schrauben 42 vorab befestigt, befindet sich jedoch
noch nicht in der endgültigen
Befestigungsstellung. Durch die Ausbildung der Löcher 36 als Langloch
ist noch eine Relativbewegung zwischen dem ersten Bauteil 10 und
dem zweiten Bauteil 12 möglich. An der Heckklappe 40 ist
nun ein Druckstück 44 ausgebildet.
Wird die Heck klappe nun geschlossen und somit der in 6 gezeigte
Zustand erzeugt, wirkt das Druckstück 44 auf die Wirkfläche 38 des
ersten Bauteils 10 ein und bewirkt, dass sich dieses relativ
zu dem zweiten Bauteil 12 verdreht. Hierbei gleiten die
Rippen 32 und 34 des ersten Bauteils 10 unabhängig voneinander
entlang der Rippen 24 des zweiten Bauteils 12.
Im gewünschten
Endzustand soll das Druckstück 44 kein Spiel
mehr gegenüber
der Oberfläche 38 haben:
Eine in 6 mit 46 bezeichnete
Linie gibt genau wieder, wo sich Druckstücke 44 und Wirkfläche 38 mit
einem Spiel von Null berühren.
Dadurch, dass das Spiel gleich Null ist, besteht kein Zweifel, dass
das erste Bauteil 10 präzise
die richtige Relativlage zum zweiten Bauteil 12 erreicht
hat, dass also die Strukturbereiche 28 gegenüber der
durch die Rippen 24 am zweiten Bauteil 12 vorgegebenen
Struktur ausreichend weit verschoben worden sind und auch der Strukturbereich 30 mit
den Rippen 34 relativ zu den Rippen 24 genau so
weit verschoben wurde, dass der Endzustand erreicht ist.
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Wird
die Heckklappe 40 im Folgenden wieder geöffnet, kehrt
wegen der Sperrwirkung (vgl. Pfeil 22 in 2)
der miteinander in Eingriff stehenden Rippen 24 relativ
zu den Rippen 32 und 34 das erste Bauteil 10 nicht
zurück
nach oben, sondern verbleibt in der in 6 gezeigten
Befestigungsstellung. Somit können
die Schrauben 42 festgezogen werden, und es ist das Ziel
erreicht, das erste Bauteil 10 passgenau an dem zweiten
Bauteil 12 zu befestigen.