DE102007057792B4

DE102007057792B4 - Befestigungselement zur Anbringung eines Bauteils an einem flachen Trägerbauteil

Info

Publication number: DE102007057792B4
Application number: DE200710057792
Authority: DE
Inventors: Stefan Seidel
Original assignee: ITW Automotive Products GmbH
Current assignee: ITW Fastener Products GmbH
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2027-12-01
Also published as: DE102007057792A1; WO2009068962A3; EP2215372B1; EP2215372A2; WO2009068962A2

Abstract

Befestigungselement zur Anbringung eines Bauteils an einem flachen Trägerbauteil, wobei das Befestigungselement einen länglichen Fuß aufweist, der in einem länglichen eine Längsachse aufweisendem Loch des Trägerbauteils anbringbar ist und der Fuß folgende Merkmale enthält:
– einen eine Längsachse aufweisenden unteren Abschnitt (12) dessen längliche Umfangskontur so ausgebildet ist, dass er in das Loch (34) einführbar ist, wenn in einer ersten Einbaulauge des Fußes (10) die Längsachse des unteren Abschnitts (14) annähernd zur Längsachse des Loches (34) ausgerichtet ist, wobei
– der untere Abschnitt (14) eine nach oben gerichtete Anlagefläche (18) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sich die obere Anlagefläche teilweise über den Rand des Loches (34) hinaus erstreckt, wenn das Befestigungselement gegenüber der ersten Einbaulage um einen vorgegebenen Winkel in einer vorgegebenen Drehrichtung in eine zweite Einbaulage gedreht wird
– einen oberen Abschnitt (14), der im Abstand zur oberen Anlagefläche (18) über einen mittleren Schaftabschnitt...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement zur Anbringung eines Bauteils an einem flachen Trägerbauteil nach dem Patentanspruch 1.
Es ist eine Vielzahl von Befestigungselementen, insbesondere einteilig aus Kunststoff geformten Befestigungselementen, bekannt geworden, die in Löchern von Trägerbauteilen, beispielsweise von Blechen, eingesetzt werden, um Bauteile daraus zu befestigen. Derartige Befestigungselemente weisen zumeist einen Fußabschnitt auf, der im Befestigungsloch verrastet wird, um das Befestigungselement festzulegen. Mit dem Fußabschnitt sind verschieden geformte Kopfabschnitte verbunden, um verschiedenartig geformte Bauteile am Trägerbauteil anzubringen. Die bisher verwendeten Fußabschnitte haben eine relativ große Bau höhe. Falls auf der dem Kopfabschnitt gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils nur wenig Platz ist, sind die bekannten Befestigungselemente häufig nicht anwendbar, weil die Bauhöhe des Fußabschnitts zu groß ist. Außerdem haben bekannte Fußabschnitte oft nicht die Eigenschaft, zerstörungsfrei demontierbar zu sein. Schließlich weisen sie häufig relativ geringe Haltekräfte auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Befestigungselement zur Anbringung eines Bauteils an einem flachen Trägerbauteil zu schaffen, das einfach herstellbar ist, das einen Fußabschnitt geringer Bauhöhe aufweist, große Haftkräfte bereitstellt und geringe Montagekräfte erfordert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement weist einen länglichen Fuß auf, der in einem länglichen, einer Längsachse aufweisendes Loch des Trägerbauteils anbringbar ist. Die Längsachse verläuft quer zu einer Hochachse des Befestigungselements. Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist daher für nicht kreisrunde, vielmehr längliche Löcher verschiedener Konturen geeignet.
Der Fuß des erfindungsgernäßen Befestigungselements weist einen eine Längsachse aufweisenden unteren Abschnitt auf, dessen längliche Umfangskontur so ausgebildet ist, dass er in das Loch einführbar ist, wenn in einer ersten Einbaulage die Längsachse des unteren Abschnitts annähernd zur Längsachse des Loches ausgerichtet ist. Zum Einführen des unteren Abschnitts ist daher eine bestimmte Ausrichtung zur Längsachse des länglichen Loches erforderlich. Der untere Abschnitt weist ferner eine nach oben gerichtete Anlagefläche auf, die so ausgebildet ist, dass die Anlagefläche sich teilweise über den Rand des Loches hinaus erstreckt, wenn das Befestigungselement gegenüber der ersten Einbaulage um einen vorgegebenen Winkel in einer ersten Drehrichtung in eine zweite Einbau lage gedreht wird. In der zweiten Einbaulage ist es dann nicht mehr möglich, dass Befestigungselement mit dem unteren Abschnitt aus dem Loch herauszuziehen.
Der Fuß des erfindungsgemäßen Befestigungselements weist einen oberen Abschnitt auf, der im Abstand zur oberen Anlagefläche des unteren Abschnitts über einen mittleren Schaftabschnitt mit dem unteren Abschnitt verbunden ist. Der obere Abschnitt weist eine untere Anlagefläche auf, wobei die Umfangskontur des oberen Abschnitts so bemessen ist, dass er in jeder Drehlage des Befestigungselements das Loch zumindest teilweise überdeckt. Ferner ist im unteren Abschnitt eine nach unten, zum Umfang und zur oberen Anlagefläche hin geöffnete untere Ausnehmung vorgesehen. Weiter ist eine obere Ausnehmung oberhalb der unteren Ausnehmung und zu dieser ausgerichtet im oberen Abschnitt vorgesehen, die zur unteren Anlagefläche hin geöffnet ist. Am Schaftabschnitt ist ein federndes Rastelement angeformt, dass sich zungenartig von dem Schaftabschnitt nach außen in den Zwischenräumen zwischen den Anlageflächen hineinerstreckt, jedoch nach oben in die obere Ausnehmung hineinbiegbar ist, wenn der untere Abschnitt bis zur Anlage der unteren Anlagefläche an der zugekehrten Seite des Trägerbauteils in das Loch hineingeführt wird. In der entspannten Lage liegt das Rastelement im Wesentlichen in dem erhöhten Zwischenraum zwischen oberem und unterem Abschnitt, wird aber nach oben ausgelenkt, wenn es auf die zugekehrte Seite des Trägerbauteil auftrifft und von diesem nach oben in die obere Ausnehmung hineingebogen wird. Nunmehr kann das Befestigungselement bzw. der Fuß in einer ersten Drehrichtung um einen vorgegebenen Winkel gedreht werden in eine zweite Einbaulage hinein. In der zweiten Einbaulage ist das Befestigungselement soweit gedreht, dass das Rastelement von einem zugekehrten Kantenabschnitt des Loches frei kommt und zurück in die entspannte Lage federt.
Beim erfindungsgemäßen Befestigungselement wird davon Gebrauch gemacht, dass das Loch im Trägerbauteil und auch der Fuß des Befestigungselements läng lich sind, sodass bei einer Relativdrehung von Fuß und Loch zwischen dem Fuß und dem Rand des Loches ein Spalt entsteht, in den hinein das zuvor weggebogene Rastelement hinein bewegt werden kann. Dadurch wird verhindert, dass das Befestigungselement aus der zweiten Einbaulage zurück in die erste Einbaulage gedreht werden kann. Da außerdem in dieser Position die obere Anlagefläche des unteren Abschnitts zumindest teilweise das Loch überdeckt, kann der Fuß des erfindungsgemäßen Befestigungselements auch nicht aus dem Loch herausgezogen werden. Auf diese Weise ist der Fuß sicher im Loch des Trägerbauteils verankert. Dabei wird der Vorteil erhalten, dass sowohl der obere als auch der untere Abschnitt des Fußes keine besonders große Dicke aufweisen müssen, sondern vielmehr relativ flach ausgeführt werden können, und z. B. nach einer Ausgestaltung der Erfindung teller- oder scheibenförmig ausgebildet sein können.
Um ein Weiterdrehen des Befestigungselements im Trägerbauteil in der ersten Drehrichtung über die zweite Einbaulage hinaus zu verhindern, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass am Schaftabschnitt in der ersten Drehrichtung gesehen vor dem Rastelement ein Anschlagabschnitt angeformt ist, der sich blockierend gegen die zugeordnete Kante des Loches anlegt, wenn das Rastelement über die zweite Einbaulage hinaus in der ersten Drehrichtung weiter gedreht wird. Damit ist ein sogenanntes Überdrehen des Befestigungselements verhindert.
Mit Hilfe der Erfindung wird eine Vielzahl von Vorteilen erzielt. Wie schon erwähnt, kann die Bauhöhe „hinter” dem Trägerbauteil gering sein. Das erfindungsgemäße Befestigungselement gewährleistet hohe Haltekräfte und benötigt nur geringe Montagekräfte. Der Aufwand für die Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungselements ist relativ klein. Auch die Montage ist relativ einfach. Das erfindungsgemäße Befestigungselement kann für die verschiedensten Einbauöffnungen auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird nicht nur ein Rastelement verwendet, sondern deren zwei, die vorzugsweise annähernd diametral einander gegenüberliegen. Es versteht sich, dass zu jedem Rastelement eine untere Ausnehmung im unteren Abschnitt und eine obere Ausnehmung im oberen Abschnitt gehört.
Wenn der Abstand von oberer und unterer Anlagefläche größer ist als die Dicke des Trägerbauteils im Bereich des Loches, dann ist es zwar nicht möglich, das Befestigungselement zu entfernen, ein spielfreier Sitz wird nicht erhalten. Für diesen ist erforderlich, dass der Abstand der Anlageflächen der Dicke des Trägerbauteils entspricht oder auch kleiner ist. Im letzteren Fall ist das Befestigungselement zusätzlich klemmend am Trägerbauteil gehalten.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auch die obere Ausnehmung zum Umfang des oberen Abschnitts hin offen. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem Werkzeug das Rastelement zu erfassen und aus dem Loch herauszuheben, damit das Befestigungselement aus der zweiten in die erste Einbaulage zurückgedreht werden kann. Auf diese Weise kann das Befestigungselement zerstörungsfrei entfernt werden.
Eine andere Möglichkeit der zerstörungsfreien Entfernung des Befestigungselements besteht erfindungsgemäß darin, dass das Rastelement auf der Seite, die entgegengesetzt der ersten Drehrichtung zeigt, eine Rampenfläche aufweist derart, dass das Rastelement nach oben oberhalb des Trägerbauteils angehoben wird, wenn das Befestigungselement aus der zweiten Einbaulage in einer zweiten Drehrichtung zurück in die Richtung erster Einbaulage gedreht wird. Es versteht sich, dass hierbei eine gewisse Drehkraft aufgebracht werden muss, um das Befestigungselement in die erste Einbaulage zurückzudrehen.
Wenn vorstehend von unten und oben gesprochen wird, dann wird davon ausgegangen, dass das Befestigungselement bei seinem Einbau eine vertikale Hochachse und die Abschnitte die bei horizontal biegendem Trägerbauteil vertikal bzw. horizontal verlaufen eine Längsachse aufweisen, selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Befestigungselement auch in einer anderen Orientierung am Trägerbauteil eingebaut werden. Die Bezeichnungen unten und oben dienen daher lediglich der Zuordnung der einzelnen Flächen und Abschnitte innerhalb des Befestigungselements und präjudizieren nicht eine Orientierung in der Einbaulage.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt perspektivisch eine erste Ausführungsform eines Fußes eines Befestigungselements nach der Erfindung oberhalb eines Trägerbauteils.
2 zeigt die Anordnung nach 1 mit der Unterseite von Trägerbauteil und Fuß.
3 zeigt eine Seitenansicht des eingebauten Fußes nach 1 in einer ersten Einbaulage.
4 zeigt vergrößert eine Einzelheit in der ersten Einbaulage.
5 zeigt eine ähnliche Darstellung wie 4 in der zweiten Einbaulage.
6 zeigt perspektivisch den Fuß nach 1 im eingebauten Zustand von schräg oben.
7 zeigt die Anordnung nach 6 von der Unterseite.
8 zeigt perspektivisch den Fuß nach 1 von schräg unten.
9 zeigt die Anordnung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fußes eines Befestigungselements oberhalb eines Langloches in einem Trägerbauteil.
10 zeigt eine dritte Ausführungsform des Fußes eines Befestigungselements mit einer Schlüssellochform des Loches im Trägerbauteil.
11 zeigt perspektivisch eine vierte Ausführungsform eines Fußes eines erfindungsgemäßen Befestigungselements oberhalb eines Rechteckloches eines Trägerbauteils.
In den 1 bis 11 ist lediglich ein Fuß eines Befestigungselements dargestellt. Die übrigen Teile des Befestigungselements können beliebig sein.
In den 1 bis 8 ist eine erste Ausführungsform eines Fußes 10 dargestellt. Wie insbesondere aus den 1 und 8 hervorgeht, weist er einen plattenförmigen unteren Abschnitt 12 auf sowie einen plattenförmigen oberen Abschnitt 14. Die Abschnitte 12, 14 sind durch einen annähernd mittigen Schaftabschnitt 16 im Abstand voneinander miteinander verbunden. Der untere Abschnitt 12 hat eine nach oben weisende plane Anlagefläche 18, die sich mit zwei Unterbrechungen annähernd um den Umfang des unteren Abschnitts 12 erstreckt. Der obere Abschnitt 14 weist eine untere Anlagefläche 20 auf, die ebenfalls plan ist und parallel zur unteren Anlagefläche 18 und sich ebenfalls bis auf zwei Ausnahmen ringförmig um den Umfang des oberen Abschnitts 14 erstreckt. Die Anlageflächen 18, 20 haben einen vorgegebenen Abstand voneinander.
Der untere Abschnitt 12 weist annähernd diametral gegenüberliegend zwei dreiförmige Ausnehmungen 22, 24 auf, wie insbesondere in 8 zu erkennen ist. Die Ausnehmungen sind nach außen zum Umfang und zur oberen Anlagefläche 18 hin und nach unten offen. Oberhalb der Ausnehmungen 22, 24 weist der obere Abschnitt 14 ebenfalls Ausnehmungen auf, wie sie bei 26 und 28 gezeigt sind. Rastzungen, wie eine bei 30 gezeigt ist, erstrecken sich zwischen den Anlageflächen 18, 20 vom Schaftabschnitt 16 nach außen, wobei ihre Erstreckung nach außen etwas größer ist als die Erstreckung der Anlagefläche 18, wie dies insbesondere aus 4 zu erkennen ist.
In 1 ist ein Trägerbauteil 32 perspektivisch dargestellt. Es besteht z. B. aus Blech und hat ein ovales Loch 34. Der untere Abschnitt 12 des Fußes 10 ist in seinem Umfang komplementär zum Loch 34 geformt. Er kann in das Loch 34 eingeführt werden, wenn die Längsachse des Abschnitts 12 mit der Längsachse des Loches 34 annähernd zusammenfällt. Wird der Fuß 10 dabei in das Loch 34 eingedrückt, wird das Rastelement 30 von dem Rand des Loches 34 bzw. dem benachbarten Teil des Trägerbauteils 32 erfasst und nach oben gebogen, wie dies in den 3 und 4 dargestellt ist. Wird in dieser ersten Einbaulage der Fuß 10 gemäß 1 in Uhrzeigerrichtung gedreht, wandert dabei das Rastelement 30 auf der Oberseite des Trägerbauteils 32. Außerdem gelangt der Rand des Loches 34 zwischen die Anlageflächen 18, 20, wie dies insbesondere in 4 zu erkennen ist. Wird das Befestigungselement bzw. der Fuß 10 um einen vorgegebenen Winkel, von etwa 65° gedreht, kommt das Ende des Rastelements 30 vom Rand des Loches 34 frei. Dies ist in den 5 und 7 zu erkennen. Das Rastelement 30 verformt sich zurück und gelangt in das Loch 34. Dadurch wird verhindert, dass der Fuß 10 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden kann, um in die erste Einbaulage zurück zu gelangen. Der Fuß kann auch nicht weiter in das Loch 34 hineingedrückt oder aus diesem herausgezogen werden, weil dies durch die Anlageflächen 18, 20 verhindert wird, zwischen denen der Lochrand des Träger bauteils 32 eingeschlossen ist. Der Abstand der Anlageflächen 18, 20 ist beispielsweise so groß wie die Dicke des Trägerbauteils 32 im Bereich des Loches 34. Er kann auch minimal größer oder kleiner sein.
In 8 ist bei 40 ein Anschlagabschnitt geformt, der an den Schaftabschnitt 16 angeformt ist und der auf der in der beschriebenen Drehrichtung vorderen Seite des Rastelements 30 liegt. Er stößt bei der beschriebenen Drehung des Fußes 10 im Loch 34 gegen de Lochkante, wenn versucht wird, den Fuß noch weiter über die zweite Einbaulage hinaus zu drehen, nachdem die Rastelemente 30 in das Loch 34 eingeschnappt haben. Der Anschlagabschnitt 40 verhindert mithin ein sogenanntes Überdrehen des Fußes 10 im Loch 34.
Um den Fuß 10 aus der zweiten Einbaulage und damit vom Trägerbauteil 32 zu entfernen wird mit einem Werkzeug über die Ausnehmung 26 das zugehörige Rastelement 30 angehoben, bis der Fuß 10 zurück in die erste Einbaulage gedreht werden kann. Es versteht sich, dass dies gleichzeitig für beide gegenüberliegenden Rastelemente erforderlich ist. In der ersten Einbaulage kann dann der Fuß aus dem Loch 34 herausgehoben werden. Es ist aber auch möglich, die Rastelemente 30 mit einer Rampenfläche zu versehen, wie sie gestrichelt bei 42 angedeutet ist. Die Rampenfläche läuft gegen die Lochkante bei einem Zurückdrehen in die erste Einbaulage an und ermöglicht ein allmähliches Hochheben der Rastelemente 30 in die in 4 gezeigte Position, sodass auf diese Weise der Fuß 10 in die erste Einbaulage zurückgedreht werden kann.
In 9 ist ein Fuß 10a in gleicher Weise aufgebaut, wie dies anhand der 1 bis 8 beschrieben ist. Der Unterschied besteht allein in der Kontur des unteren Abschnitts 12a, der dem Langloch 34a im Trägerbauteil 32a angepasst ist.
Bei dem Fuß 10b nach 10 ist der untere Abschnitt 14b einem schlüssellochförmigen Loch 34b im Trägerbauteil 32b angepasst. Vom Aufbau her ist der Fuß 10b jedoch gleich dem nach den 1 bis 8.
In 11 ist ein Trägerbauteil 32c mit einen Rechteckloch 34c versehen. Der untere Abschnitt 14c ist wiederum dem Rechteckloch 34c angepasst. Der konstruktive Aufbau des Fußes 10c gleicht wiederum dem nach den 1 bis 8.

Claims

Befestigungselement zur Anbringung eines Bauteils an einem flachen Trägerbauteil, wobei das Befestigungselement einen länglichen Fuß aufweist, der in einem länglichen eine Längsachse aufweisendem Loch des Trägerbauteils anbringbar ist und der Fuß folgende Merkmale enthält: – einen eine Längsachse aufweisenden unteren Abschnitt (12) dessen längliche Umfangskontur so ausgebildet ist, dass er in das Loch (34) einführbar ist, wenn in einer ersten Einbaulauge des Fußes (10) die Längsachse des unteren Abschnitts (14) annähernd zur Längsachse des Loches (34) ausgerichtet ist, wobei – der untere Abschnitt (14) eine nach oben gerichtete Anlagefläche (18) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sich die obere Anlagefläche teilweise über den Rand des Loches (34) hinaus erstreckt, wenn das Befestigungselement gegenüber der ersten Einbaulage um einen vorgegebenen Winkel in einer vorgegebenen Drehrichtung in eine zweite Einbaulage gedreht wird – einen oberen Abschnitt (14), der im Abstand zur oberen Anlagefläche (18) über einen mittleren Schaftabschnitt (16) mit dem unteren Abschnitt (12) verbunden ist und eine untere Anlagefläche (20) aufweist, wobei die Umfangskontur des oberen Abschnitts (14) so bemessen ist, dass er in jeder Drehlage des Befestigungselements das Loch (34) zumindest teilweise überdeckt – mindestens eine nach unten, zum Umfang und zur oberen Anlagefläche (18) des unteren Abschnitts (12) hin geöffnete untere Ausnehmung (22, 24) – eine obere Ausnehmung (26) oberhalb der unteren Ausnehmung (22, 24) in dem oberen Abschnitt (14), die zur unteren Anlagefläche (20) hin geöffnet ist – ein mit dem Schaftabschnitt (16) verbundenes federndes Rastelement (30), das sich von dem Schaftabschnitt (16) nach außen im Bereich der Ausnehmungen in dem Zwischenraum zwischen oberer und unterer Anlagefläche (18, 20) hinein erstreckt und nach oben in die obere Ausnehmung (26) hinein biegbar ist, wenn der untere Abschnitt (12) bis zur Anlage der unteren Anlagefläche (20) an der zugekehrten Seite des Trägerbauteils (32) in das Loch (34) eingeführt wird, wobei – die Zunge des Rastelements (30) größer als die äußere Erstreckung der oberen Anlagefläche (18) und wobei – sich das Rastelement (30) in eine entspannte Lage in das Loch (34) hinein bewegt, wenn nach einer Drehung des Befestigungselements um einen vorgegebenen Winkel in der ersten Drehrichtung in die zweite Einbaulage das Rastelement von einem zugekehrten Kantenabschnitt des Loches (34) frei kommt und die umlaufende Kante des Loches (34) zumindest teilweise zwischen oberer und unterer Anlagefläche (18, 20) liegt.
Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaftabschnitt (16) in der ersten Drehrichtung gesehen hinter dem Rastelement (30) ein Anschlagabschnitt (40) angeformt ist, er sich blockierend gegen die Kante des Loches (34) anlegt, wenn das Rastelement (30) über die zweite Einbaulage des Befestigungselements hinaus in der ersten Drehrichtung gedreht wird.
Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf gegenüberliegenden Längsseiten des Befestigungselements jeweils ein Rastelement (30) zwischen den einander gegenüberliegenden Anlageflächen von unterem und oberem Abschnitt angeordnet ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von oberer und unterer Anlagefläche (18, 20) annähernd der Dicke des Trägerbauteils (32) im Bereich des Loches (34) entspricht.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass obere und untere Anlagefläche (18, 20) parallel beanstandete plane Flächen aufweisen.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die untere und obere Anlagefläche (18, 20) mit Ausnahme der Ausnehmungen (22, 24, 26) ringförmig rumlaufen.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch die obere Ausnehmung (26) zum Umfang des oberen Abschnitts (14) hin offen ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass untere und/oder obere Abschnitte (12, 14) teller- oder scheibenförmig ausgebildet sind.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (30) auf der Seite, die entgegengesetzt der ersten Drehrichtung zeigt, eine Rampenfläche (42) aufweist derart, dass das Rastelement (30) nach oben oberhalb des Trägerbauteils (32) angehoben wird, wenn das Befestigungselement aus der zweiten Einbaulage in einer zweiten Drehrichtung zurück in die Richtung der ersten Einbaulage gedreht wird.