DE102008044027B4

DE102008044027B4 - Mechanisches Befestigungssystem sowie Verfahren zur Befestigung eines Bauteiles an einem Festkörper

Info

Publication number: DE102008044027B4
Application number: DE102008044027.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Gröger; Mario Roßpunt; Stefan Krüger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: DE102008044027A1

Abstract

Mechanisches Befestigungssystem mit einem an einem Festkörper (10) zu befestigenden Bauteil (20), wobei der Festkörper (10) wenigstens ein Durchgangsloch (11) aufweist und das Bauteil (20) einen vom Bauteilkörper (21) abstehenden Zapfen (22) umfasst, der in das Durchgangsloch (11) des Festkörpers (10) derart einsteckbar oder eingesteckt ist, dass er mit einem Abschnitt auf der dem Bauteilkörper (21) gegenüberliegenden Seite des Festkörpers (10) aus diesem herausragt,wobei das Befestigungssystem des Weiteren ein Sicherungselement (30) umfasst undder Zapfen (22) mittels des mit seinem herausragenden Abschnitt (23) mechanisch zusammenwirkenden oder zusammenwirkbaren Sicherungselementes (30) gegen ein Herausziehen aus dem Durchgangsloch (11) gesichert oder sicherbar ist, das Sicherungselement (30) mittels eines Verbindungselementes (40) mit dem Bauteil (20) mechanisch verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dassdas Sicherungselement (30) eine mit einer Umfangsfläche des herausragenden Zapfenabschnittes zusammenwirkende Klemmscheibe ist.

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
DE 10 2005 055 256 A1 offenbart ein Anbauteil aus Kunststoff zur Anordnung in einem Fahrzeug. Das Anbauteil ist mit einem als flache Lasche ausgebildeten Befestigungsmittel versehen. Die Lasche besitzt eine Öse, die über einen an einem Karosserieblech vorgesehenen Bolzen geschoben wird. Anschließend erfolgt die Arretierung auf dem Bolzen mittels eines an der Lasche befestigten Befestigungsclips.
WO 2007 118 780 A1 offenbart ein Bauteil zur Befestigung an einem Träger, wobei der Träger an einem Endbereich einen ein erste Richtung verlaufendes Durchgangsloch aufweist. Mittels eines Befestigungselementes wird eine Schraubverbindung zwischen dem Bauteil und dem Träger hergestellt.
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.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 genannte mechanische Befestigungssystem und das im Anspruch 12 genannte Verfahren zur Befestigung eines Bauteils an einen Festkörper gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des mechanischen Befestigungssystems schließen sich in den Unteransprüchen 2 bis 11 an. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Befestigung des Bauteils am Festkörper schließen sich in den Unteransprüchen 13 und 14 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.
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.
Das heißt, dass keine letztendliche Fixierung des Sicherungselementes durch den Festkörper selbst stattfindet.
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.
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.
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.
Das Sicherungselement ist erfindungsgemäß eine mit einer Umfangsfläche des herausragenden Zapfenabschnittes zusammenwirkende Klemmscheibe. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 weich 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird 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.
Durch das federnde Verbindungselement wird das Klemmelement an der Stelle gehalten, an der es zur Montage zweckdienlich auf dem herausragenden Zapfenabschnitt angeordnet werden soll.
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.
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.
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.
Der Gegenstand der Erfindung umfasst letztendlich ein Kraftfahrzeug, welches wiederum das erfindungsgemäße mechanische Befestigungssystem, gegebenenfalls mit den angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen, umfasst.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug außerdem einen mittels des erfindungsgemäßen Befestigungssystems befestigten Waschwasserbehälter umfasst, wobei dieser bevorzugt ein Scheiben-Waschwasserbehälter ist.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Befestigungssystem in einer Schnittansicht von der Seite,
2 ein auf einem Zapfenabschnitt angeordnetes Sicherungselement,
3 das erfindungsgemäße Befestigungssystem in einer Schnittansicht von der Seite in alternativer Ausführungsform,
4 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Befestigungssystems, und
5 ein am Festkörper angeordnetes Bauteil.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Bezugszeichenliste

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

Claims

Mechanisches Befestigungssystem mit einem an einem Festkörper (10) zu befestigenden Bauteil (20), wobei der Festkörper (10) wenigstens ein Durchgangsloch (11) aufweist und das Bauteil (20) einen vom Bauteilkörper (21) abstehenden Zapfen (22) umfasst, der in das Durchgangsloch (11) des Festkörpers (10) derart einsteckbar oder eingesteckt ist, dass er mit einem Abschnitt auf der dem Bauteilkörper (21) gegenüberliegenden Seite des Festkörpers (10) aus diesem herausragt, wobei das Befestigungssystem des Weiteren ein Sicherungselement (30) umfasst und der Zapfen (22) mittels des mit seinem herausragenden Abschnitt (23) mechanisch zusammenwirkenden oder zusammenwirkbaren Sicherungselementes (30) gegen ein Herausziehen aus dem Durchgangsloch (11) gesichert oder sicherbar ist, das Sicherungselement (30) mittels eines Verbindungselementes (40) mit dem Bauteil (20) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30) eine mit einer Umfangsfläche des herausragenden Zapfenabschnittes zusammenwirkende Klemmscheibe ist.
Mechanisches Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30) derart ausgestaltet ist, dass es auf den herausragenden Abschnitt des Zapfens (22) aufgeschoben oder aufschiebbar ist und mit dem Zapfen (22) eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht oder eingehen kann.
Mechanisches Befestigungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmscheibe eine Fase (31) oder einen konusförmigen Einzug des die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung herstellenden Bereiches aufweist.
Mechanisches Befestigungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30) im Wesentlichen eine Stiftform aufweist und in eine radial zur Umfangsfläche des herausragenden Zapfenabschnittes verlaufende Bohrung (26) einsteckbar oder eingesteckt ist.
Mechanisches Befestigungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (40) am Sicherungselement (30) und am Bauteilkörper (21) mechanisch angeschlossen ist, wobei die mechanische Verbindung am Sicherungselement (30) außerhalb des Bereiches, der den Form- und/oder Kraftschluss herstellt, realisiert ist.
Mechanisches Befestigungssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (40) ein flexibles Band ist.
Mechanisches Befestigungssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (40) sowie das Sicherungselement (30) und das Bauteil (20) zusammen in einem Herstellungsverfahren urgeformt sind.
Mechanisches Befestigungssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (40) eine derartige Steifigkeit aufweist, dass mittels des Verbindungselementes (40) das Sicherungselement (30) im Wesentlichen in der Position gehalten ist, in der die Einwirkung auf den Zapfen (22) zu erfolgen hat.
Mechanisches Befestigungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (40) eine derart geringe Steifigkeit aufweist, dass im unmontierten Zustand des Sicherungselementes (30) aufgrund des Eigengewichts des Sicherungselementes (30) im Wesentlichen eine Zugkraft im Verbindungselement (40) erzeugt wird.
Mechanisches Befestigungssystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20) ein Aggregat, insbesondere ein Scheiben-Waschwasserbehälter eines Kraftfahrzeuges, und der Festkörper (10) ein Karosserieblech des Kraftfahrzeuges ist.
Mechanisches Befestigungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (11) im Karosserieblech ein Loch zur Definition eines Referenzpunktes eines Referenzpunktesystems am Kraftfahrzeug ist.
Verfahren zur Befestigung eines Bauteiles (20) mit einem Befestigungssystem an einem Festkörper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Festkörper (10) wenigstens ein Durchgangsloch (11) aufweist und an dem Körper des Bauteils (20) ein Zapfen (21) angeordnet ist, und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionierung des Bauteils (20) in Bezug zum Festkörper (10) derart, dass eine Längsachse des Zapfens (22) im Wesentlichen koaxial zur Längsachse des Durchgangsloches (11) im Festkörper (10) angeordnet ist, Einstecken des Zapfens (22) in das Durchgangsloch (11) des Festkörpers (10) derart tief, dass er mit einem Abschnitt auf der einem Bauteilkörper (21) gegenüberliegenden Seite des Festkörpers (10) aus diesem herausragt, Greifen eines Sicherungselementes (30), welches durch ein Verbindungselement (40) mit dem Bauteilkörper (21) verbunden ist, Positionieren des Sicherungselementes (30) am herausragenden Zapfenabschnitt, und Herstellen einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen dem Sicherungselement (30) und dem Zapfen (22) mittels Bewegung und/oder Verformung des Sicherungselementes (30), als Sicherungselement (30) ein Klemmelement verwendet wird und in der Position, in der die Längsachse des Zapfens (22) im Wesentlichen zur Längsachse des Durchgangsloches (11) im Festkörper (10) koaxial ausgerichtet ist, das Klemmelement durch das Verbindungselement (40) bereits im Wesentlichen in der Position der herzustellenden Klemmung gehalten wird, und durch das Stecken des Zapfens (22) durch das Loch im Festkörper (10) das Klemmelement auf dem herausragenden Zapfenabschnitt automatisch positioniert wird.
Verfahren zur Befestigung des Bauteiles (20) am Festkörper (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (40) mittels einer Greifeinrichtung gegriffen wird und unter Einleitung einer Zugkraft in das Verbindungselement (40) und Durchführung des Verbindungselementes (40) durch die Greifeinrichtung das Sicherungselement (30) in die Greifeinrichtung gelangt und von dieser gegriffen und danach bewegt und/oder verformt wird.
Verfahren zur Herstellung des Bauteiles (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in einem Gussverfahren, bevorzugt einem Spritzgussverfahren, zusammen mit dem Verbindungsteil und dem Sicherungselement (30) erzeugt wird.
Verwendung des mechanischen Befestigungssystems, nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zur Befestigung eines Behälters an der Karosserie eines Kraftfahrzeuges.
Verwendung des mechanischen Befestigungssystems nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein Scheiben-Waschwasserbehälter ist.
Kraftfahrzeug, umfassend das mechanische Befestigungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen mittels des Befestigungssystems befestigten Waschwasserbehälter umfasst.