DE102008021307B3

DE102008021307B3 - Toleranzausgleichselement zur Befestigung eines Bauteils an einem Grundteil unter Berücksichtigung von Lagetoleranzen und Montagesystem hierfür

Info

Publication number: DE102008021307B3
Application number: DE200810021307
Authority: DE
Inventors: Jan Maier
Original assignee: Joma Polytec Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Joma Polytec GmbH
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Toleranzausgleichselement und ein Montagesystem zur Befestigung eines Bauteils an einem Grundteil unter Berücksichtigung von Lagetoleranzen zwischen dem Bauteil und dem Grundteil, wobei eine am Bauteil festgesetzte oder festsetzbare Hülse vorgesehen ist, dass in der Hülse wenigstens zwei entlang einer Achse hintereinander angeordnete Haltebuchsen verschiebbar untergebracht sind und dass an einander zugewandten Seiten der Haltebuchsen wenigstens ein elastisch verformbares Spannmittel derart vorgesehen ist, dass die Haltebuchsen mit dem Spannmittel verliersicher in der Hülse gehalten werden und beim axialen Beaufschlagen und aufeinander zu Bewegen der Haltebuchsen das Spannmittel zur Festsetzung wenigstens einer Haltebuchse in der Hülse nach radial außen gegen die Innenwandung der Hülse beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Toleranzausgleichselement zur Befestigung eines Bauteils an einem Grundteil unter Berücksichtigung von Lagetoleranzen zwischen dem Bauteil und dem Grundteil sowie ein zugehöriges Montagesystem.
Ein derartiges Montagesystem ist beispielsweise aus der DE 10 2006 062 395 B3 bekannt geworden. Mit einem derart vorbekannten Montagesystem kann ein Bauteil an einem Grundteil unter Berücksichtigung von vergleichsweise großen Lagetoleranzen, die im Millimeterbereich liegen können, angeordnet werden.
Auch aus der DE 20 2005 002 458 U1 und der EP 1 464 539 A2 sind Toleranzausgleichselemente zur Befestigung eines Bauteils an einem Grundteil bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Toleranzausgleichselement beziehungsweise ein Montagesystem bereitzustellen, mit dem Bauteile unter Berücksichtigung vergleichsweise großer Lagetoleranzen auf einfache Art und Weise und dennoch funktionssicher aneinander befestigt werden können. Insbesondere soll die Handhabung des Toleranzausgleichselements beziehungsweise die Bereitstellung des Montagesystems auf einfache Art und Weise möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Toleranzausgleichselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein derartiges Toleranzausgleichselement zeichnet sich also dadurch aus, dass eine am Bauteil festgesetzte oder festsetzbare Hülse vorgesehen ist, dass in der Hülse wenigstens zwei entlang einer Achse hintereinander angeordnete Haltebuchsen verschiebbar untergebracht sind und dass an den einander zugewandten Seiten der Haltebuchsen wenigstens ein elastisch verformbares Spannmittel derart vorgesehen ist, dass die Haltebuchsen mit dem Spannmittel verliersicher in der Hülse gehalten werden und beim axialen Beaufschlagen und Aufeinanderzubewegen der Haltebuchsen das Spannmittel zur Festsetzung wenigstens einer Haltebuchse in der Hülse, und damit des Bauteils am Grundteil, nach radial außen gegen die Innenwandung der Hülse beaufschlagt wird. Das Aufeinanderzubewegen der Haltebuchsen wird insbesondere durch Vorsehen einer Spannschraube, die in das Grundteil eingeschraubt wird und beim Einschrauben die beiden Haltebuchsen aufeinander zu bewegt, erreicht. Aufgrund der axialen Bewegbarkeit der Haltebuchsen in der Hülse kann Axialspiel zwischen der Hülse, beziehungsweise des an der Hülse festgesetzten oder festsetzbaren Bauteils, und dem Grundteil, in welches die Spannschraube eingeschraubt wird, ausgeglichen werden. Dadurch, dass die Haltebuchsen aufgrund des Spannmittels in der Hülse verliersicher gehalten werden, kann das Toleranzausgleichselement als eigene Baugruppe auf einfache Art und Weise gehandhabt werden. Ein Verlieren von Einzelteilen des Toleranzausgleichselements wird dadurch unterbunden. Ebenso kann eine Falschanordnung der Einzelteile des Toleranzausgleichselements beim Befestigen des Bauteils am Grundteil entfallen.
Gemäß der Erfindung ist denkbar, dass das Spannmittel als Schraubenfeder ausgebildet ist. Die Schraubenfeder kann dabei auf Block hergestellt sein, das heißt die jeweils benachbarten Windungen der Schraubenfeder liegen aneinander an.
Das Spannmittel kann ebenfalls als Spannring ausgebildet sein, der zwischen den beiden Haltebuchsen angeordnet ist.
Um ein nach radial außen gerichtetes Beaufschlagen des Spannmittels zu erreichen, ist denkbar, dass wenigstens eine der Haltebuchsen einen Konusabschnitt derart aufweist, dass das Spannmittel beim Aufeinanderzubewegen der Haltebuchsen nach radial außen gegen die Innenwandung der Hülse gedrängt wird. Der Konusabschnitt kann dabei als umlaufende Konusfläche ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass lediglich einzelne in Längsrichtung verlaufende Konussegmentabschnitte vorgesehen sind.
Ferner ist erfindungsgemäß denkbar, dass wenigstens eine der einander zugewandten Seiten der Haltebuchsen einen nach radial innen zurückversetzten Aufnahmebereich aufweist, an dem das Spannmittel angeordnet ist. Durch die radiale Zurückversetzung des Aufnahmebereichs kann das Spannmittel an der jeweiligen Haltebuchse angebracht sein, ohne dass es nach radial außen gegen die Innenwand der Hülse beaufschlagt wird. Der Aufnahmebereich ist dabei insbesondere zylindrisch ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Spannmittel unter radialer Vorspannung am Aufnahmebereich gehaltert. Vorzugsweise sehen beide Haltebuchsen einander zugewandte Aufnahmebereiche vor, wobei das Spannmittel dann an beiden Aufnahmebereichen unter radialer Vorspannung am jeweiligen Aufnahmebereich gehaltert ist. Insbesondere dann, wenn das Spannmittel als Schraubenfeder ausgebildet ist, kann der Durchmesser des Aufnahmebereichs geringfügig größer ausgebildet sein, als der Innendurchmesser der Spannfeder im unbelasteten Zustand. Im montierten Zustand liegt dann die Feder unter radialer Vorspannung am Aufnahmebereich an. Zum einen wird dadurch gewährleistet, dass die beiden Haltebuchsen verliersicher in der Hülse angeordnet werden können. Zum anderen kann dennoch eine axiale Verschiebbarkeit der Haltebuchsen gegenüber dem Spannmittel gewährleistet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn beide Haltebuchsen an den einander zugewandten Seiten jeweils einen insbesondere zylindrischen Aufnahmebereich und sich daran anschließend, in einander abgewandter Richtung, jeweils einen Konusabschnitt aufweisen. Erfindungsgemäß ist allerdings auch denkbar, dass lediglich eine Haltebuchse einen Konusabschnitt aufweist, wodurch erreicht wird, dass lediglich eine Haltebuchse über das Spannmittel an der Hülse verkeilt beziehungsweise verklemmt gehalten wird.
Um ein axiales Verschieben der Haltebuchse in der Hülse zu ermöglichen, ist vorteilhaft, wenn die Haltebuchsen einen mit einer Spielpassung in der Hülse angeordneten Führungsabschnitt aufweisen. Der Führungsabschnitt ist vorteilhafterweise an den Bereichen der Haltebuchsen vorgesehen, die den einander zugewandten Seiten der Haltebuchsen ferngelegen sind.
Um ein axiales Herausfallen der Haltebuchsen aus der Hülse, insbesondere im unbelasteten Zustand, zu verhindern, ist vorteilhaft, wenn die einander abgewandten Enden der Haltebuchsen die Hülse in axialer Richtung überragen und in radialer Richtung sich über den Innendurchmesser der Hülse erheben. Dadurch sind die über das Spannmittel aneinander befestigten Haltebuchsen in der Hülse verliersicher gefangen.
Vorteilhafterweise sind die zu verwendenden Haltebuchsen identisch ausgebildet.
Um neben dem Kraftschluss zwischen dem Spannmittel und der Innenwandung der Hülse einen wenigstens bedingten Formschluss herbeizuführen, ist vorteilhaft, wenn an der Innenwandung der Hülse eine Haltestruktur zum Zusammenwirken mit dem Spannmittel vorgesehen ist. Eine derartige Haltestruktur kann beispielsweise gewindeartig oder durch umlaufende Rillen realisiert sein. Ebenfalls ist denkbar, eine Art Rändelung an der Innenwandung der Hülse vorzusehen.
Die Hülse kann insbesondere aus Kunststoff sein, wobei die Haltestruktur durch Einprägungen im Kunststoff realisiert sein kann. Die Einprägungen auf der Innenseite können dabei beispielsweise durch Prägungen an der Außenseite der Hülse realisiert sein, die auf der Innenseite der Hülse in Erscheinung treten.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Montagesystem gelöst, das ein erfindungsgemäßes Toleranzausgleichselement umfasst. Ferner ist eine in axialer Richtung in die Haltebuchsen einsetzbare und in ein am Grundteil vorgesehenen Gewindeabschnitt einschraubbare Spannschraube vorgesehen, wobei zwischen der Spannschraube in der Innenwandung der Buchse ein die in radialer Richtung vorhandenen Lagetoleranzen ausgleichendes Spiel derart vorgesehen ist, dass beim Einschrauben der Spannschraube in dem Gewindeabschnitt zunächst die Haltebuchsen gegenüber der Hülse ihre axiale Lage zum Ausgleich axialer Toleranzen ändern können, dass Spannmittel zur axialen Festsetzung der Haltebuchsen an der Hülse – und damit des Bauteils am Grundteil – nach radial außen gegen die Innenwandung der Hülse beaufschlagt wird und die Haltebuchsen zur radialen Festsetzung des Bauteils unter Ausgleich der radialen Lagertoleranz hin zum Grundteil in axialer Richtung beaufschlagt werden.
Vorzugsweise ist dabei zwischen der Spannschraube und der dem Kopf der Spannschraube zugewandten Haltebuchse eine Unterlagscheibe vorgesehen, deren Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der zugehörigen Haltebuchse.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert sind.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Toleranzausgleichselement im unbelasteten Zustand;
2 das Toleranzausgleichselement gemäß 1 im axial belasteten Zustand;
3 eine zweite Ausführungsform eines Toleranzausgleichselements im unbelasteten Zustand; und
4 das Ausgleichselement gemäß 3 im axial belasteten Zustand.
Das in den 1 und 2 dargestellte Toleranzausgleichselement 10 umfasst eine Hülse 12, die an einem Bauteil festgesetzt oder festsetzbar, beispielsweise durch eine Presspassung, ist. In der Hülse 12 sind zwei entlang der Mittellängsachse der Hülse 12 hintereinander angeordnete Haltebuchsen 14 und 16 vorgesehen. Die Haltebuchsen 14 und 16 sind dabei als identische Bauteile ausgebildet. Zwischen den beiden Haltebuchsen 14 und 16 ist ein Spannmittel 18 in Form einer auf Block hergestellten Schraubenfeder 20 vorgesehen. Die einander zugewandten Bereiche der beiden Haltebuchsen 14 und 16 sind nach radial innen zurückversetzt und als zylindrische Aufnahmebereiche 22 ausgebildet. Die Längserstreckung der Aufnahmebereiche 22 ist in 1 mit 1 dargestellt. Der Außendurchmesser der Aufnahmebereiche 22 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser der Schraubenfeder 20 im unbelasteten Zustand. Beim Aufschieben der Schraubenfeder 20 auf die Aufnahmebereiche 22 weitet sich die Schraubenfeder 20 geringfügig auf, so dass diese unter Vorspannung an den beiden Aufnahmebereichen 22 der beiden Haltebuchsen 14 und 16 angeordnet ist. Die beiden Haltebuchsen 14 und 16 sind folglich durch Spannmittel 18 in der Hülse 12 miteinander verbunden untergebracht. Die beiden Haltebuchsen 14, 16 sehen zudem im Bereich ihrer einander abgewandten Enden einen die Hülse 12 in axialer Richtung überragenden und sich über den Innendurchmesser der Hülse 12 erhebenden umlaufenden Ringbund 30 vor. Aufgrund der Ringbänder 30 werden die beiden Haltebuchsen 14, 16, die über das Spannmittel 18 miteinander verbunden sind, verliersicher in der Hülse 12 gehalten.
An die Aufnahmebereiche 22 schließt sich ein nach radial außen leicht konisch verlaufender Konusabschnitt 24 an. Die Axialerstreckung des jeweiligen Konusabschnitts 24 ist durch k in 1 angedeutet.
Die beiden Haltebuchsen 14 und 16 sehen ferner jeweils einen Führungsabschnitt 26 vor, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der jeweiligen Hülse 12 ist, so dass die Haltebuchsen 14 und 16 über die Führungsabschnitte 26 in der Hülse 12 in axialer Richtung geführt sind.
Werden die beiden Haltebuchsen 14 und 16 in axialer Richtung aufeinander zu bewegt, so werden die einander abgewandten Bereiche der Schraubenfeder 20 aufgrund den jeweiligen Konusabschnitten 24 nach radial außen gegen die Innenwandung 28 der Hülse 12 beaufschlagt, wie in 2 dargestellt ist.
Durch ein derartiges Beaufschlagen des Spannmittels 18 beziehungsweise der Schraubenfeder 20 nach radial außen werden die Haltebuchsen 14, 16 in der Hülse 12 geklemmt gehaltert beziehungsweise durch Verkeilen oder Verklemmen in der Hülse festgesetzt.
Im verbauten Zustand ist das Ausgleichselement 10, beziehungsweise die Außenwandung der Hülse 12, an einem Bauteil befestigt. Zur Anordnung dieses Bauteils unter vergleichsweise großen Toleranzen an einem Grundteil wird eine Spannschraube in axialer Richtung durch die beiden Haltebuchsen 14, 16 hindurchgeführt und in ein grundteilseitiges Gewinde eingeschraubt. Durch das Einschrauben der Spannschraube werden die beiden Haltebuchsen 14 und 16 so weit aufeinander zu bewegt, bis ein ausreichen des Verklemmen des Spannmittels 18 an der Innenwandung 28 der Hülse 12 vorliegt. Eine solche Spannschraube ist beispielsweise in der DE 10 2006 062 395 B3 gezeigt.
Wie aus 2 deutlich wird, kann die Aufeinanderzubewegung der beiden Haltebuchsen 14, 16 dadurch begrenzt werden, dass die Längserstreckung der Haltebuchsen 14, 16 so gewählt ist, dass die beiden einander zugewandten Stirnseiten 32 der Haltebuchsen 14 und 16 zur gegenseitigen Auflage kommen. Bei der Ausführungsform gemäß 1 und 2 ist zwischen der Innenwandung 28 der Hülse 12 und den radial äußeren Bereichen der Schraubenfeder 20 im verspannten Zustand ein Kraftschluss gegeben. Zusätzlich kann ein Formschluss vorgesehen sein; dazu können beispielsweise auf der Innenseite 28 der Hülse 12 umlaufende Nuten oder eine umlaufende Rändelung vorgesehen sein.
Das in den 3 und 4 dargestellte Ausgleichselement 50 weist einen sehr ähnlichen Aufbau wie das Ausgleichselement 10 gemäß 1 und 2 auf. Entsprechende Bauteile sind mit entsprechenden Bezugszahlen versehen.
Das Ausgleichselement 50 unterscheidet sich vom Ausgleichselement 10 dadurch, dass keine identisch ausgebildeten Haltebuchsen Verwendung finden. Neben einer Haltebuchse 52, die den Haltebuchsen 14 und 16 entspricht, ist eine Haltebuchse 54 vorgesehen, die lediglich einen Aufnahmebereich 22 und keinen Konusabschnitt vorsieht, vorgesehen. Beim axialen Aufeinanderzubewegen der beiden Haltebuchsen 52 und 54 wird deshalb die Schraubenfeder 20 lediglich von der Haltebuchse 52, beziehungsweise deren Konusabschnitt 24, nach radial außen gegen die Innenwandung 28 der Hülse 12 beaufschlagt. Insofern wird lediglich die Haltebuchse 52 an der Hülse 12 verklemmt gehaltert.

Claims

Toleranzausgleichselement (10, 50) zur Befestigung eines Bauteils an einem Grundteil unter Berücksichtigung von Lagetoleranzen zwischen dem Bauteil und dem Grundteil, wobei eine am Bauteil festgesetzte oder festsetzbare Hülse (12) vorgesehen ist, wobei in der Hülse (12) wenigstens zwei entlang einer Achse hintereinander angeordnete Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) verschiebbar untergebracht sind und wobei an einander zugewandten Seiten der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) wenigstens ein elastisch verformbares Spannmittel (18) derart vorgesehen ist, dass die Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) mit dem Spannmittel (18) verliersicher in der Hülse (12) gehalten werden und beim axialen Beaufschlagen und aufeinander zu Bewegen der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) das Spannmittel (18) zur Festsetzung wenigstens einer Haltebuchse (14, 16; 52) in der Hülse (12) nach radial außen gegen die Innenwandung (28) der Hülse (12) beaufschlagt wird.
Toleranzausgleichelement (10, 50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (18) als Schraubenfeder (20) ausgebildet ist.
Toleranzausgleichelement (10, 50) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (18) als Spannring ausgebildet ist.
Toleranzausgleichelement (10, 50) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) einen Konusabschnitt (24) derart aufweist, dass das Spannmittel (18) beim aufeinander zu bewegen der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) nach radial außen gegen die Innenwandung (28) der Hülse (12) gedrängt wird.
Toleranzausgleichelement (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der einander zugewandten Seiten der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) einen nach radial innen zurückversetzten Aufnahmebereich (22) aufweist, an dem das Spannmittel (18) angeordnet ist.
Toleranzausgleichelement (10, 50) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (18) unter radialer Vorspannung am Aufnahmebereich (22) gehaltert ist.
Toleranzausgleichelement (10, 50) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der einander zugewandten Seiten der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) den Aufnahmebereich (22) und sich daran anschließend den Konusabschnitt (24) aufweist.
Toleranzausgleichselement (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) einen mit einer Spielpassung in der Hülse (12) angeordneten Führungsabschnitt (26) aufweisen.
Toleranzausgleichselement (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einander abgewandten Enden der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) die Hülse (12) in axialer Richtung überragen und in radialer Richtung sich über den Innendurchmesser der Hülse erheben.
Toleranzausgleichselement (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei identisch ausgebildete Haltebuchsen (52, 54) vorgesehen sind.
Toleranzausgleichselement (10, 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwandung (28) der Hülse (12) eine Haltestruktur zum wenigstens bedingten formschlüssigen Zusammenwirken mit dem Spannmittel (18) vorgesehen ist.
Toleranzausgleichselement (10, 50) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12) aus Kunststoff ist und dass die Haltstruktur durch Einprägungen im Kunststoff realisiert ist.
Montagesystem umfassend ein Toleranzausgleichselement (10, 50) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine in axialer Richtung in die Haltebuchsen einsetzbare und in ein an einem Grundteil vorgesehenen Gewindeabschnitt einschraubbare Spannschraube, wobei zwischen der Spannschraube und der Innenwandung der Buchsen (14, 16; 52, 54) ein die in radialer Richtung vorhandenen Lagetoleranzen ausgleichendes Spiel derart vorgesehen ist, dass beim Einschrauben der Spannschraube in den Gewindeabschnitt – zunächst die Haltebuchsen gegenüber der Hülse (12) ihre axiale Lage zum Ausgleich axialer Lagetoleranzen ändern, – das Spannmittel (18) zur axialen Festsetzung der Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) an der Hülse (12) nach radial außen gegen die Innenwandung (28) der Hülse (12) beaufschlagt wird, und – die Haltebuchsen (14, 16; 52, 54) zur radialen Festsetzung des Bauteils unter Ausgleich der radialen Lagetoleranz hin zum Grundteil in axialer Richtung beaufschlagt werden.
Montagesystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spannschraube und der dem Kopf der Spannschraube zugewandten Haltebuchse eine Unterlegscheibe vorgesehen ist, deren Außendurchmesser größer ist als Innendurchmesser der zugehörigen Buchse.