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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein mechanisches Befestigungssystem
zur Befestigung eines Bauteils an einem Festkörper sowie
ein Verfahren zur Befestigung des Bauteiles. Weitere Aspekte der
vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren zur Herstellung des zu
befestigenden Bauteiles sowie die Verwendung des mechanischen Befestigungssystems und
ein Kraftfahrzeug, welches das erfindungsgemäße
Befestigungssystem umfasst.
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Zur
Befestigung von Bauteilen an Gegenständen sind unterschiedliche
Techniken bekannt. Generell lassen sich Befestigungen in lösbare
und nicht lösbare Befestigungen unterteilen. Insbesondere
für die Befestigung von Gegenständen, die möglicherweise
aufgrund von Wartung oder Reparatur ausgetauscht werden müssen,
werden lösbare Befestigungen bevorzugt. Breite Anwendung
finden dabei insbesondere im Kraftfahrzeugbau Schraub-, Niet- und
Klemmverbindungen. Schraubverbindungen haben den Nachteil, dass
zu ihrer Realisierung ein Gewindebolzen und ein dazu passendes Innengewindegegenstück
zur Verfügung gestellt werden muss, bei der Montage der
Gewindebolzen korrekt am Innengewindegegenstück angesetzt
werden muss und anschließend mittels einer Drehbewegung eingeschraubt
werden muss. Neben der relativ hohen Anzahl der Bauelemente wirkt
sich nachteilig auf die Fertigungszeit insbesondere der Schraubvorgang aus.
Außerdem muss entweder an dem zur Befestigung dienenden
Gegenstand zuerst ein Gewinde erzeugt beziehungsweise eingebracht
werden, oder es muss beim Montagevorgang ein entsprechendes extra
Gewindegegenstück platziert werden.
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Beim
Nietvorgang muss ebenfalls das zu setzende Niet an der Montagestelle
korrekt platziert werden und anschließend mit einem relativ
hohen Kraftaufwand eingebracht werden. insbesondere bei empfindlichen
Materialien oder Oberflächen oder an schwer zugänglichen
Bereichen ist daher ein Nietverfahren nicht optimal einsetzbar.
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Mittels
Klemmverbindungen dagegen lassen sich oftmals mit geringem Bauteil-
und Montageaufwand in nur geringer Fertigungszeit Verbindungen zwischen
Gegenständen realisieren, die Dauerbelastungen standhalten
und relativ leicht wieder gelöst werden können.
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Es
ist dabei zum Beispiel aus der
EP
0 289 890 B1 ein System bekannt, bei dem ein Blechteil
in ein Kunststoffteil eingeführt wird und dort mittels
eines Klemmstücks geklemmt wird, wobei die Klemmkraft über
die Verstellung einer Schraube realisiert wird. Nachteilig an diesem
System ist allerdings, dass ähnlich wie bei einer Schraubverbindung
ein Schraubvorgang zur Erzielung der Klemmwirkung realisiert werden
muss, was insbesondere bei höheren Stückzahlen
zu einer Erhöhung der Fertigungszeit führen kann.
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Aus
der
DE 10 2006
011 419 A1 ist eine Befestigungsvorrichtung mit einer Klemmscheibe
und einer Distanzscheibe bekannt, mittels derer ein Bauteil, an
dem ein Zapfen angearbeitet ist, an einem Festkörper befestigt
werden kann. Nachteilig an diesem System ist ein erhöhter
Montageaufwand bei der Vormontage des Bauteils zur Realisierung
der Verbindung der Klemmscheibe und Distanzscheibe mit dem Festkörper.
Bei einer manuellen Montage bedarf es mehrerer Handgriffe, um die
Klemmscheibe und Distanzscheibe mit dem Festkörper zu verbinden, bevor
der eigentliche Montagevorgang des Bauteils erfolgen kann. Dabei
muss ein Monteur jedes Bauteil einzeln greifen, korrekt positionieren
und anschließend die beiden Bauteile am Festkörper
zusammenstecken. Daraus ergibt sich ein erhöhter Fertigungszeitbedarf.
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Ein
weiteres Klemmsystem ist aus der
DE 199 16 809 A1 bekannt, bei der in ähnlicher
Weise wie bei der
DE
10 2006 011 419 A1 offenbart, allerdings zuerst ein Klemmelement
am Festkörper befestigt werden muss, bevor das Bauteil
mit dem Klemmelement eine Klemmverbindung eingehen kann. Auch bei
dieser Ausführungsform ist mit einer erhöhten
Fertigungszeit zu rechnen, da ein Klemmelement in einen Träger
positioniert und befestigt werden muss und anschließend
der Träger selbst im Festkörper positioniert und
befestigt werden muss, bevor die Klemmverbindung mit dem Bauteil
hergestellt werden kann. Zudem ist die Anzahl der benötigten
Bauelemente relativ hoch, so dass die Fertigungskosten für
die Bauteile sowie deren Materialkosten sich insbesondere bei höheren
Stückzahlen ungünstig auswirken.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches
Befestigungssystem sowie ein Verfahren zur mechanischen Befestigung
eines Bauteils an einem Festkörper zur Verfügung
zu stellen, wobei die Befestigung in einfacher Weise und innerhalb
kürzester Fertigungszeit mit geringerem gerätetechnischen
Aufwand und geringem Materialaufwand realisierbar sein soll.
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Diese
Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 genannte mechanische Befestigungssystem
und das im Anspruch 13 genannte Verfahren zur Befestigung eines
Bauteils an einen Festkörper gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen des mechanischen Befestigungssystems schließen
sich in den Unteransprüchen 2 bis 13 an. Vorteilhafte Ausgestaltungen
des Verfahrens zur Befestigung des Bauteils am Festkörper
schließen sich in den Unteransprüchen 15 und 16 an.
Weitere Aspekte der Erfindung sind ein Verfahren zur Herstellung
des Bauteils sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen
mechanischen Befestigungssystems und ein Kraftfahrzeug, welches
das erfindungsgemäße mechanische Befestigungssystem
umfasst.
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Es
wird erfindungsgemäß ein mechanisches Befestigungssystem
mit einem an einem Festkörper zu befestigenden Bauteil
zur Verfügung gestellt, wobei der Festkörper wenigstens
ein Durchgangsloch aufweist und das Bauteil einen vom Bauteilkörper
abstehenden Zapfen umfasst, der in das Durchgangsloch des Festkörpers
derart einsteckbar oder eingesteckt ist, dass er mit einem Abschnitt
auf der dem Bauteilkörper gegenüberliegenden Seite
des Festkörpers aus diesem herausragt, wobei das Befestigungssystem
des Weiteren ein Sicherungselement umfasst und der Zapfen mittels
des mit seinem herausragenden Abschnitt mechanisch zusammenwirkenden
oder zusammenwirkbaren Sicherungselementes gegen ein Herausziehen
aus dem Durchgangsloch gesichert oder sicherbar ist. Erfindungsgemäß ist
das Sicherungselement mittels eines Verbindungselementes mit dem
Bauteil mechanisch verbunden. Das heißt, dass die Oberfläche
des Zapfens mit der Wandung des Durchgangslochs im Festkörper
in Kontakt gebracht wird und somit das Bauteil aufgrund der Steckverbindung
wenigstens vorübergehend in der Montage-Endposition gehalten
wird. Das heißt, dass über das Durchgangsloch
die Gewichtskräfte des Bauteils in den Festkörper
eingeleitet werden. Dem Bauteil wird damit wenigstens ein translatorischer
Freiheitsgrad genommen, nämlich der Freiheitsgrad in Richtung
der Längsachse des Durchgangslochs und des Zapfens. Bei
nicht-runder Querschnittsform des Zapfens und entsprechend komplementär
ausgestaltetem Durchgangsloch wird dem Bauteil auch der rotatorische
Freiheitsgrad um die Längsachse des Zapfens genommen. Das
heißt, dass durch das Einstecken des Zapfens in das Durchgangsloch
im Festkörper bereits eine teilweise Fixierung des Bauteils
vorgenommen wird, so dass das manuelle oder auch automatisierte
Anbringen des Sicherungselementes erleichtert erfolgen kann.
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Das
heißt, dass keine letztendliche Fixierung des Sicherungselementes
durch den Festkörper selbst stattfindet.
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Der
Zapfen ist dabei am Bauteilkörper angeordnet und ist somit
entweder ein integraler Bestandteil des Bauteils oder als extra
Bauelement am Bauteil fest angeordnet. Das Sicherungselement ist
ein extra Bauelement, welches durch das Verbindungselement mit dem
Bauteil mechanisch verbunden ist. Das heißt, dass eine
ständige, unabhängig von der Belastungsrichtung
wirkende mechanische Verbindung, vorzugsweise zwischen dem Bauteilkörper
einerseits und andererseits dem Sicherungselement besteht. Dabei
ist die Erfindung nicht auf ein Befestigungssystem eingeschränkt,
welches an einem Festkörper zur Befestigung des Bauteils
angeordnet werden kann, sondern ebenfalls auch auf bereits am Festkörper
angeordnete Systeme, mit denen bereits eine Befestigung des Bauteils
vorgenommen wird.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass das Sicherungselement derart ausgestaltet ist,
dass es auf den herausragenden Abschnitt des Zapfens aufgeschoben
oder aufschiebbar ist und mit dem Zapfen eine formschlüssige
und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht oder eingehen
kann.
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Das
heißt, dass die Montage-Endposition des Sicherungselementes
durch die Position des herausragenden Abschnitts des Zapfens, mit
dem das Sicherungselement die formschlüssige und/oder kraftschlüssige
Verbindung eingeht, definiert wird. Die Verbindung des Sicherungselementes
mit dem herausragenden Abschnitt des Zapfens kann formschlüssig
erfolgen, wobei ein Formelement des Zapfens mit einem entsprechend
im Wesentlichen komplementär ausgeführten Formelement
am Sicherungselement zusammenwirkt. Die Verbindung kann allerdings
auch kraftschlüssig erfolgen, wobei eine Klemmwirkung zwischen
Sicherungselement und herausragendem Abschnitt des Zapfens genutzt
wird, um das Sicherungselement auf dem Zapfen sicher zu fixieren.
Das Sicherungselement kann allerdings auch derart ausgestaltet sein,
dass eine Klemmwirkung zusammen mit einer formschlüssigen
Verbindung hergestellt oder herstellbar ist.
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Das
Sicherungselement kann eine mit einer Umfangsfläche des
herausragenden Zapfenabschnittes zusammenwirkende Klemmscheibe sein. Diese
Klemmscheibe kann zum Beispiel den Aufbau eines herkömmlichen
Sprengrings aufweisen. In diesem Fall wird bei entsprechender Ausgestaltung
des Zapfenabschnittes eine kraft- und/oder formschlüssige
Verbindung realisiert. Alternativ kann die Klemmscheibe aber auch
derart ausgestaltet sein, dass sie locker in einer Nut im herausragenden
Zapfenabschnitt positioniert oder positionierbar ist und somit formschlüssig
die Sicherung gegen Herausziehen des Zapfens aus dem Durchgangsloch
realisiert. In einer anderen Ausgestaltung kann als ein Sicherungselement
ein Loch oder Stift angeordnet sein, welches mit einem Stift oder
Loch am Zapfenabschnitt formschlüssig zusammenwirkt.
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Bei
Verwendung einer Klemmscheibe als Sicherungselement ist bevorzugt
vorgesehen, dass die Klemmscheibe eine Fase oder einen konusförmigen Einzug
im die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung herstellenden
Bereich aufweist. Diese Fase oder dieser trichterförmige
Einzug dient der Erleichterung der Montage dahin gehend, dass eine
Selbstzentrierung der Klemmscheibe auf dem Ende des herausragenden
Zapfenabschnittes und außerdem ein Aufschieben in Richtung
der Längsachse des Zapfens erleichtert wird.
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Eine
alternative Ausgestaltung eines formschlüssig wirkenden
Sicherungselementes ist, dass das Sicherungselement im Wesentlichen
eine Stiftform aufweist und in einer radial zur Umfangsfläche des
herausragenden Zapfenabschnittes verlaufenden Bohrung einsteckbar
oder eingesteckt ist. Ein derartiges eine Stiftform aufweisendes
Sicherungselement kann zum Beispiel ein Splint sein, der erfindungsgemäß an
das Verbindungselement angeschlossen ist. Ein solcher Splint lässt
sich in ein Durchgangsloch im herausragenden Zapfenabschnitt ein-
und hindurchführen und auf der der Einführung
gegenüberliegenden Seite aufbiegen, um somit eine Sicherung
gegen Entfernen aus dem Durchgangsloch im Zapfen zu realisieren.
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Die
Erfindung ist dann vorteilhaft ausgestaltet, wenn das Verbindungselement
am Sicherungselement und am Bauteilkörper derart mechanisch
angeschlossen ist, dass die mechanische Verbindung am Sicherungselement
außerhalb des Bereiches, der den Form- und/oder Kraftschluss
herstellt, realisiert ist. Das heißt, dass der Bereich
zur Herstellung des Form- und/oder Kraftschlusses frei von Anschlüssen
weiterer Bauelemente bleibt, wodurch die Montage vereinfacht wird.
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Um
eine Montage manuell oder automatisiert einfach und mit geringem
Fertigungszeitaufwand durchführen zu können, ist
des Weiteren vorgesehen, dass das Verbindungselement ein flexibles Band
ist. Dabei ist der Begriff Band nicht unbedingt als ein textiles
Halbzeug zu verstehen, sondern kennzeichnet lediglich eine im Wesentlichen
langgestreckte Form. Die Flexibilität des Verbindungselementes
ermöglicht beim Montagevorgang, dass der Zapfen am Bauteil
im Wesentlichen ungehindert in das Durchgangsloch im Festkörper
eingesteckt werden kann, wobei beim Einsteckvorgang das Verbindungselement
zusammen mit dem Sicherungselement zur Seite gebogen werden kann
und somit der Einsteckvorgang durch das Sicherungselement nicht behindert
wird.
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Es
ist des Weiteren vorgesehen, dass zum Zweck einer kostengünstigen
Herstellung das Verbindungselement sowie das Sicherungselement und das
Bauteil zusammen in einem Herstellungsverfahren urgeformt sind.
Es bietet sich an, diese drei Elemente des Befestigungssystems zusammen
in einem Spritzgussverfahren herzustellen. Das heißt, dass
keine extra Verbindungen beziehungsweise keine Maßnahmen
zum Verbinden der einzelnen Bauelemente notwendig sind. Die Erfindung
soll allerdings nicht auf diese Herstellungsvariante festgelegt
sein, sondern es kann auch ein Herstellungsverfahren die Aufgabe
erfüllen, bei dem das Verbindungselement, das Sicherungselement
und das Bauteil beziehungsweise der Bauteilkörper jeweils
in einzelnen Arbeitsgängen erzeugt werden und nachträglich
zusammengebaut beziehungsweise miteinander verbunden werden.
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Das
Verbindungselement kann unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen,
wobei es auch derart steif ausgeführt sein kann, dass mittels
des Verbindungselementes das Sicherungselement im Wesentlichen in
der Position gehalten wird, in der die Einwirkung auf den Zapfen
zu erfolgen hat. Das heißt, dass das Verbindungselement
dabei allerdings noch derart welch ausgestaltet sein kann, dass
ein Einstecken des Zapfens in das Durchgangsloch des Festkörpers relativ
ungehindert aufgrund von plastischer oder elastischer Deformation
des Verbindungselementes erfolgen kann.
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Anschließend
wird das Sicherungselement auf dem herausragenden Zapfenabschnitt
aufgesteckt. Dazu wird das Verbindungselement, wenn es sich zuvor
plastisch verformt hatte, erneut plastisch verformt. Wenn das Verbindungselement
beim Einsteckvorgang elastisch verformt wurde, dann wird durch die
Rückstellkraft des Verbindungselementes das Sicherungselement
automatisch in die Position gebracht, in der die Einwirkung auf
den Zapfen zu erfolgen hat. Das heißt, das bei elastischer
Verformung das Sicherungselement von dem Verbindungselement an möglichst
der Position gehalten wird, welche der Montage-Endposition entspricht.
Damit ist eine leichtere Montage möglich, weil zum Einstecken
des Zapfens in das Festkörperloch das Verbindungselement
mit dem Sicherungselement nur zur Seite gebogen werden muss und
nach erfolgtem Einsteckvorgang neben oder an dem herausragenden
Zapfenabschnitt positioniert ist, wo es leicht manuell oder automatisiert
gegriffen werden kann und mit dem herausragenden Zapfenabschnitt
erfindungsgemäß in kraft- und/oder formschlüssigen
Eingriff gebracht werden kann.
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Es
ist dabei vorgesehen, dass das Verbindungselement, ausgehend vom
Bauteil beziehungsweise vom Bauteilkörper um den Rand des
Festkörpers herum zum Sicherungselement führt.
Das heißt, dass der Festkörper möglichst
derart ausgestaltet sein soll, dass das Durchgangsloch in der Nähe
einer Randzone des Festkörpers angeordnet ist, so dass bei
eingestecktem Zapfen in das Durchgangsloch des Festkörpers
das Verbindungselement um den Randbereich des Festkörpers
herum auf die dem Bauteilkörper gegenüberliegende
Seite reicht.
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Bei
Verwendung eines Stiftes als Sicherungselement für die
Zusammenwirkung mit dem herausragenden Zapfenabschnitt ergibt sich
dabei der Vorteil, dass der Stift bereits aufgrund der durch das Verbindungselement
vorgenommenen Positionierung an der Stelle seines Einsatzes gehalten
wird und somit gegen ein Herausziehen oder Herausfallen aus dem
Zapfenabschnitt gesichert ist.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement eine derart geringe
Steifigkeit aufweist, dass im unmontierten Zustand des Sicherungselementes
aufgrund des Eigengewichts des Sicherungselementes im Wesentlichen
eine Zugkraft im Verbindungselement erzeugt wird. Das heißt, dass
im unmontierten Zustand des Sicherungselementes dieses im Wesentlichen
am Verbindungselement hängt.
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Das
Bauteil des mechanischen Befestigungssystems kann ein Aggregat sein,
insbesondere ein Scheiben-Waschwasserbehälter eines Kraftfahrzeuges,
wobei der Festkörper ein Karosserieblech des Kraftfahrzeuges
sein kann. Dabei muss das erfindungsgemäße Befestigungssystem
nicht die einzige mechanische Befestigung zwischen Bauteil und Festkörper
beziehungsweise Karosseriewand sein, sondern es kann vorgesehen
sein, dass zur Aufnahme der Gewichtslast und Schwingungsbeanspruchung,
insbesondere bei schweren Aggregaten wie zum Beispiel Wasserbehältern,
weitere Befestigungen wie insbesondere Verschraubungen zwischen dem
Bauteil und dem Festkörper vorhanden sind.
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Der
Scheiben-Waschwasserbehälter kann derart ausgestaltet sein,
dass er im montierten Zustand einen Abschnitt des Randes des Karosserieblechs
umgibt. Das heißt, dass der Wasserbehälter das
Karosserieblech umgreift. Zu diesem Zweck weist der Wasserbehälter
eine schlitzartige Vertiefung im Gehäuse auf, in der das
Karosserieblech angeordnet wird. Bei enger Passung zwischen schlitzartiger
Vertiefung und Karosserieblech kann sich auch eine Klammerwirkung
zwischen diesen beiden Bauteilen ausbilden, die einen Anteil an
der Befestigung des Behälters an der Karosse hat. Zur Vereinfachung
der gesamten Konstruktion ist in dieser Ausgestaltung das Verbindungselement
an dem Teil des Behälters angeschlossen, der sich um das
Karosserieblech herum erstreckt und sich somit auf der dem eigentlichen
Bauteilkörper gegenüberliegenden Seite befindet.
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Bei
Befestigung eines Wasserbehälters an einem Karosserieblech
eines Kraftfahrzeuges mittels des erfindungsgemäßen
Befestigungssystems bietet es sich an, dass das Durchgangsloch im
Karosserieblech ein Loch zur Definition eines Referenzpunktes eines
Referenzpunktesystems am Kraftfahrzeugpunkt ist. Das heißt,
dass das Durchgangsloch im Karosserieblech nicht eigens für
die Befestigung des Wasserbehälters vorgesehen sein muss,
sondern dass es eine Doppelfunktion hinsichtlich der Definition
eines Referenzpunktes sowie zur Befestigung des Wasserbehälters
haben kann.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Befestigung eines Bauteiles an einem Festkörper, wobei
der Festkörper wenigstens ein Durchgangsloch aufweist und
an dem Körper des Bauteils ein Zapfen angeordnet ist, wobei das
Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionierung des Bauteils
in Bezug zum Festkörper derart, dass die Längsachse
des Zapfens im Wesentlichen koaxial zur Längsachse des
Durchgangslochs im Festkörper angeordnet ist, das Einstecken
des Zapfens in das Durchgangsloch des Festkörpers derart
tief, dass der Zapfen mit einem Abschnitt auf der dem Bauteilkörper
gegenüberliegenden Seite des Festkörpers aus diesem
herausragt, Greifen des Sicherungselementes, welches durch das Verbindungselement
mit dem Bauteilkörper verbunden ist, und Positionieren
des Sicherungselementes am herausragenden Zapfenabschnitt und Herstellung
einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen
dem Sicherungselement und dem Zapfen mittels Bewegung und/oder Verformung
des Sicherungselementes. Die Bewegung und/oder Verformung des Sicherungselementes
kann dabei manuell oder auch automatisiert erfolgen. Vorzugsweise
wird bei einer Bewegung des Sicherungselementes zur Herstellung
der Verbindung mit dem Zapfenabschnitt dieses in Richtung der Längsachse
des Zapfens aufgeschoben, bis es in einer Rastposition einrastet.
Alternativ kann es auch senkrecht zur Längsachse auf den
herausragenden Zapfenabschnitt aufgeschoben werden, wie zum Beispiel
die Montage eines Sprengringes erfolgt.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren wird die Montage
erleichtert, da sich das Sicherungselement am Verbindungselement
befindet und somit immer in der Nähe der Montageposition
durch das Verbindungselement gehalten wird.
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Vorteilhafterweise
wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens als Sicherungselement ein Klemmelement verwendet, wobei
in der Position, in der die Längsachse des Zapfens im Wesentlichen
zur Längsachse des Durchgangslochs im Festkörper
koaxial ausgerichtet ist, das Klemmelement durch das Verbindungselement
bereits im Wesentlichen in der Position der herzustellenden Klemmung
gehalten wird. Durch das Stecken des Zapfens durch das Durchgangsloch
im Festkörper wird das Klemmelement auf dem herausragenden
Zapfenabschnitt automatisch positioniert. Nach der automatischen
Positionierung lässt sich mittels einer Bewegung und/oder
einer Verformung eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung
herstellen. Das heißt, dass bei dieser Verfahrensausgestaltung
das Verbindungselement relativ steif, aber dabei doch ausreichend
flexibel, das heißt ein stark elastisches Verhalten aufweisend,
ausgestaltet ist.
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Durch
das federnde Verbindungselement wird das Klemmelement an der Stelle
gehalten, an der es zur Montage zweckdienlich auf dem herausragenden
Zapfenabschnitt angeordnet werden soll.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verbindungselement
mittels einer Greifeinrichtung gegriffen wird und unter Einleitung
einer Zugkraft in das Verbindungselement und Hindurchführung
des Verbindungselementes durch die Greifeinrichtung das Sicherungselement
in die Greifeinrichtung gelangt und von dieser gegriffen und danach
bewegt und/oder verformt wird. Das Greifen kann dabei manuell oder
automatisiert erfolgen, wobei bei einem manuellen Greifvorgang die
Greifeinrichtung die Hand eines Monteurs ist und bei einem automatisierenden
Greifvorgang die Greifeinrichtung zum Beispiel eine Roboterklaue
sein kann. Dadurch, dass das Sicherungselement am Verbindungselement
angeordnet ist und das Verbindungselement an dem Bauteilkörper
angeschlossen ist, ist ein sicheres Auffinden des Sicherungselementes
am Ende des Verbindungselementes möglich, wodurch die manuelle
Montage erleichtert wird und die automatische Montage ebenfalls
erleichtert und gegebenenfalls erst durchführbar wird.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung des Bauteils, wobei dieses in einem Gussverfahren, bevorzugt
in einem Spritzgussverfahren, zusammen mit dem Verbindungsteil und
dem Sicherungselement erzeugt wird. Das heißt, dass das
Verbindungsteil sowie das Sicherungselement und das Bauteil beziehungsweise
der Bauteilkörper zusammen urgeformt werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung
des erfindungsgemäßen mechanischen Befestigungssystems
zur Befestigung eines Behälters an der Karosserie eines
Kraftfahrzeuges. Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass der Behälter
ein Scheiben-Waschwasserbehälter ist, der an einem Karosserieblech
des Kraftfahrzeuges zu befestigen ist.
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Der
Gegenstand der Erfindung umfasst letztendlich ein Kraftfahrzeug,
welches wiederum das erfindungsgemäße mechanische
Befestigungssystem, gegebenenfalls mit den angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen,
umfasst.
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Es
kann dabei vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug außerdem
einen mittels des erfindungsgemäßen Befestigungssystems
befestigten Waschwasserbehälter umfasst, wobei dieser bevorzugt
ein Scheiben-Waschwasserbehälter ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand
der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Befestigungssystem in einer
Schnittansicht von der Seite,
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2 ein
auf einem Zapfenabschnitt angeordnetes Sicherungselement,
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3 das
erfindungsgemäße Befestigungssystem in einer Schnittansicht
von der Seite in alternativer Ausführungsform,
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4 eine
perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen
Befestigungssystems, und
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5 ein
am Festkörper angeordnetes Bauteil.
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Wie
insbesondere der 1 entnehmbar ist, umfasst das
zu befestigende Bauteil 20 einen Bauteilkörper 21,
der im Wesentlichen an einem Festkörper 10 anliegt.
Das Bauteil 20 kann dabei ein Behälter, insbesondere
ein Wasserbehälter sein und der Festkörper 10 kann
eine Karosseriewand beziehungsweise ein Karosserieblech sein. Am
Bauteilkörper 21 ist ein Zapfen 22 angeordnet,
der durch ein Durchgangsloch 11 im Festkörper 10 hindurchragt. Das
heißt, dass der Zapfen 22 einen herausragenden Abschnitt 23 aufweist.
Auf diesem herausragenden Zapfenabschnitt 23 befindet sich
in einem Bereich für Form- und/oder Kraftschluss 24 eine
Nut 25. Diese Nut 25 ist umlaufend am Umfang des
herausragenden Abschnitts 23 des Zapfens 22 angeordnet.
In dieser Nut 25 ist ein Sicherungselement 30 angeordnet. Das
Sicherungselement 30 ist hier als eine Art Klemmring dargestellt.
Dadurch, dass das Sicherungselement 30 in der Nut 25 aufgrund
des Formschlusses und/oder von Reibkräften zum Erzielen
einer kraftschlüssigen Verbindung angeordnet ist, wird ein
Herausziehen des Zapfens 22 aus dem Durchgangsloch 11 verhindert,
da das Sicherungselement 30 einen größeren
Durchmesser aufweist als der des Durchgangsloches 11. Vorteilhafterweise
weist das Sicherungselement 30 wenigstens eine Fase 31 auf, die
ein Aufstecken des Sicherungselementes 30 auf den Zapfen 21 in
Richtung der Längsachse 12 des Zapfens 22 erleichtert.
Zu diesem Zweck kann auch das Ende des herausragenden Zapfenabschnittes 23 mit
einer Fase 31 versehen sein.
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Erfindungsgemäß ist
das Sicherungselement 30 über ein Verbindungselement 40 mit
dem Bauteilkörper 21 verbunden. Dies hat den Vorteil, dass
das Sicherungselement 30 in der Nähe seiner zu
realisierenden Montage-Endposition gehalten wird. Dies erleichtert
die Montage manuell oder automatisiert erheblich, da ein Zeitaufwand
zum Suchen und groben Positionieren des Sicherungselementes 30 in
der Nähe des Zapfens 22 entfällt.
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Wie
in 1 dargestellt, erfolgt die Verbindung des Sicherungselementes 30 mit
dem Bauteilkörper 21 durch das Verbindungselement 40 um
einen Randbereich des Festkörpers 10 herum. Die
vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf diese Ausgestaltung
festgelegt, sondern es kann auch gemäß 4 vorgesehen
sein, dass das Bauteil 20 sich um den Randbereich des Festkörpers 10 herum erstreckt,
so dass die Verbindung zwischen Bauteilkörper 21 und
Sicherungselement 30 im Wesentlichen linear erfolgen kann.
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In 2 ist
das auf den Zapfen 22 angeordnete Sicherungselement 30 in
der Ansicht von vorn dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass das
Sicherungselement 30 eine Unterbrechung in seinem Umfang
aufweist, die es ermöglicht, das Sicherungselement 30 durch
gegebenenfalls vorübergehende Aufweitung auf dem Zapfen 22 anzuordnen.
Dabei kann das Sicherungselement 30, wie bereits beschrieben, in
Richtung der Längsachse 12 des Zapfens 22 auf diesen
aufgeschoben werden, oder auch radial zur Längsachse 12 auf
den Zapfen 22 aufgeschoben werden, wobei das Sicherungselement 30 zur
Durchführung des letztgenannten Verfahrensschrittes mit dem
Bereich der Ausnehmung auf den Zapfenschaft, bevorzugt im Bereich
der Nut 25, zu setzen ist.
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In 3 ist
eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen
mechanischen Befestigungssystems dargestellt, bei dem statt eines Klemmrings
beziehungsweise einer Klemmscheibe als Sicherungselement 30 ein
Stift beziehungsweise ein Splint 32 verwendet wird, der
in eine radial verlaufende Bohrung 26 im herausragenden
Abschnitt 23 des Zapfens 22 eingesteckt ist. Auch
dieser Stift beziehungsweise Splint 32 ist mittels des
Verbindungselementes 40 mit dem Bauteilkörper 21 verbunden. Bei
Verwendung eines Splintes 32 lässt sich dieser
in einfacher Weise an seinem aus der radial verlaufenden Bohrung 26 herausragenden
Ende verformen, wodurch er gegen ein Herausziehen aus der radial verlaufenden
Bohrung 26 gesichert ist.
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Vorteil
dieser Ausgestaltung ist, insbesondere bei Verwendung lediglich
eines Stiftes 32 als Sicherungselement 30, dass
das Verbindungselement 40 derart ausgeführt sein
kann, dass es den Stift 32 in der Montage-Endposition hält
und somit selbst eine Sicherung gegen Entfernung des Stiftes 32 darstellt.
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In 4 ist
in einer perspektivischen Darstellung ebenfalls das Bauteil 20 gezeigt,
welches bereits am Festkörper 10, hier ausgeführt
als Längsträger oder Radhaus, befestigt ist. Dabei
erfolgt die Befestigung des Bauteils 20 nicht lediglich
durch das erfindungsgemäße Befestigungssystem,
sondern es ist zur Aufnahme von Gewichtskräften sowie Schwingungen
vorgesehen, dass der Behälter mit zumindest einer weiteren
Montageschraube 50 an der Karosserie befestigt ist. Durch
diese Montageschrauben 50 beziehungsweise durch weitere
Befestigungen des Bauteils 20 an der Karosserie werden
dem Bauteil 20 wenigstens die Freiheitsgrade genommen, die
ihm durch die alleinige Befestigung mittels des erfindungsgemäßen
Befestigungssystems noch freigegeben waren.
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In 4 ist
aus einer anderen Blickrichtung das Bauteil 10 ersichtlich,
wobei aus dieser Darstellung deutlich wird, an welchen Stellen die
Montageschrauben 50 vorteilhaft angeordnet sein können.
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Das
Durchgangsloch 11 im Festkörper 10 ist dabei
bevorzugt ein Loch, welches ursprünglich der Zuordnung
eines Referenzpunktes in einem KFZ-Referenzpunktesystem dient. Das
heißt, dass das Durchgangsloch 11 eine Doppelfunktion
hinsichtlich des Referenzpunktesystems und der Befestigung des Waschwasserbehälters
aufweist.
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Durch
das erfindungsgemäße Befestigungssystem lässt
sich die Verbindungstechnik wesentlich vereinfachen und dadurch
Bauteile sowie Montagezeit einsparen, was insbesondere bei höheren
Stückzahlen zu einer erheblichen Kostensenkung führt.
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- 10
- Festkörper
- 11
- Durchgangsloch
- 12
- Längsachse
- 20
- Bauteil
- 21
- Bauteilkörper
- 22
- Zapfen
- 23
- herausragender
Abschnitt
- 24
- Bereich
für Form- und/oder Kraftschluss
- 25
- Nut
- 26
- radial
verlaufende Bohrung
- 30
- Sicherungselement
- 31
- Fase
- 32
- Stift,
Splint
- 40
- Verbindungselement
- 50
- Montageschraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0289890 [0005]
- - DE 102006011419 A1 [0006, 0007]
- - DE 19916809 A1 [0007]