DE102009024531A1

DE102009024531A1 - Verbindungselement und eine über das Verbindungselement gebildete Baueinheit

Info

Publication number: DE102009024531A1
Application number: DE200910024531
Authority: DE
Inventors: Josef Schambeck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-06-06
Filing date: 2009-06-06
Publication date: 2010-12-09

Abstract

Es ist bereits ein Verbindungselement in Form einer Clip-Mutter bekannt, über das zwei Bauteile vormontierbar und über eine Schraubverbindung zu einer Baueinheit endmontierbar sind. Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiteres Verbindungselement zu schaffen, das einen einfachen Aufbau aufweist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine über das Verbindungselement gebildete Baueinheit zu schaffen, die eine sichere Verbindung aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Befestigungs-Bauteil (43) mit einem Innengewinde (60) über eine Halterungsvorrichtung (39) an dem Verbindungselement (36) gehaltert ist, dass das Befestigungs-Bauteil (43) einen unteren Abschnitt (47) hat, der ein vorderes Ende (54) mit einem Abdichtungs-Mittel (55) aufweist, dass an einem unteren Arm (38b) des Federelementes (38) eine Durchgangsöffnung (48) mit einem Flanschabschnitt (49) ausgebildet ist, der zur Abdichtung dient, und dass in einer Montageposition (59) des Befestigungs-Bauteils (43) das vordere Ende (54) des Befestigungs-Bauteils (43) dichtend an dem Flanschabschnitt (49) der Durchgangsöffnung (48) des unteren Armes (38a) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine über das Verbindungselement gebildete Baueinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Es ist bereits ein Verbindungselement bekannt, das in Form einer C-förmigen Clipmutter ausgebildet ist. Das Verbindungselement weist ein Federelement mit zwei Armen auf, die einen U-förmigen Querschnitt bilden. An einer Außenseite eines oberen Armes des Federelementes ist eine Mutter angeordnet. Auf einer Außenfläche des dazu gegenüberliegenden unteren Armes des Federelementes ist ein scheibenförmiges Verstärkungselement befestigt. Das Verstärkungselement weist an seiner nach außen gerichteten Außenfläche ein Dichtelement oder einen abdichtenden Abschnitt auf.
Über das bekannte Verbindungselement sind zwei zu befestigende Bauteile vormontierbar und über eine Schraubverbindung zu einer Baueinheit verbindbar. Bei der Herstellung der Baueinheit wird zunächst das Verbindungselement an eine vorbestimmte Befestigungsstelle an einem ersten Bauteil angeordnet. Die Anordnung erfolgt so, dass Durchgangsöffnungen in den beiden Armen des Federelementes mit einer Durchgangsöffnung in dem ersten Bauteil übereinstimmen. Das zweite Bauteil liegt an der Außenfläche des Verstärkungselementes in Höhe einer Durchgangsöffnung des Verstärkungselementes an. Eine Schraube wird durch Durchgangsöffnungen hindurchgeführt und mit der Mutter des Verbindungselementes mit einem vorbestimmten Drehmoment verschraubt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungselement zu schaffen, über das zwei Bauteile in einfacher Weise verbindbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine über das Verbindungselement gebildete Baueinheit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Verbindungselement zur Verbindung von zwei Bauteilen weist das Verbindungselement ein Federelement mit zwei Armen auf. Zwischen den beiden Armen des Federelementes ist ein Zwischenraum ausgebildet. Das Verbindungselement ist über den Zwischenraum auf ein erstes zu befestigendes Bauteil an einer dafür vorgesehenen Befestigungsstelle steckbar. An einer Außenfläche des einen Armes des Federelementes ist ein Befestigungs-Bauteil mit einem Innengewinde angeordnet. An einer Außenfläche des dazu gegenüberliegenden Armes des Federelementes ist ein Verstärkungselement vorgesehen. Die Arme des Federelementes und das Verstärkungselement weisen jeweils eine Durchgangsöffnung zum Hindurchführen einer Schraube auf, die in Eingriff mit dem Befestigungs-Bauteil bringbar ist.
Vorteilhafterweise ist das Befestigungs-Bauteil über eine Halterungsvorrichtung an dem Verbindungselement gehaltert. Das Befestigungs-Bauteil hat einen unteren Abschnitt, der ein vorderes Ende mit Mitteln zur Abdichtung aufweist. An einem unteren Arm des Federelementes ist eine Durchgangsöffnung mit einem Flanschabschnitt ausgebildet, der zur Abdichtung dient. In einer Montageposition des Befestigungs-Bauteils liegt das Mittel des vorderen Endes des Befestigungs-Bauteils dichtend an dem Flanschabschnitt der Durchgangsöffnung des unteren Armes an.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Mittel des Befestigungs-Bauteils zum Abdichten ein sich konisch verjüngender Abschnitt oder ein abgeschrägter Abschnitt, der in einer linienförmigen Anlage oder in einer flächigen Anlage an dem Flanschabschnitt der Durchgangsöffnung des unteren Armes in der Montageposition des Befestigungs-Bauteils montiert ist.
Die Halterungs-Vorrichtung ist einstückig aus dem oberen Arm des Federelementes hergestellt oder einstückig mit dem oberen Arm des Federelementes verbunden.
Die Halterungsvorrichtung weist vorteilhafterweise zwei gegenüberliegende Halterungsarme auf. An einer Innenfläche des jeweiligen Halterungsarmes ist mindestens eine Befestigungsvorrichtung zur Halterung des Befestigungs-Bauteils vorgesehen.
Die Befestigungseinrichtung ist in einer vorteilhaften Ausführungsform mindestens ein vorstehender Abschnitt.
Vorteilhafterweise ist an einer Außenfläche des Verstärkungselementes eine Dichtvorrichtung vorgesehen, die in Anlage mit einer Außenfläche eines zu befestigenden Bauteils bringbar ist.
Die Dichtvorrichtung ist vorteilhafterweise ein ringförmig umlaufender, vorstehender Steg.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Bauteile über ein erfindungsgemäßes Verbindungselement miteinander verbunden, so dass eine erfindungsgemäße Baueinheit entsteht.
Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit ist in einer Montageposition des Bauteils der untere Abschnitt des Befestigungs-Bauteils vorteilhafterweise mit seinem vorderen Ende in einer Durchgangsöffnung des ersten Bauteils und in einer Durchgangsöffnung des unteren Armes angeordnet. Die Außenfläche des zweiten Bauteils liegt in einer Montageposition mit einer Durchgangsöffnung an der Durchgangsöffnung des Verstärkungselementes an. Eine Schraube ist durch die jeweilige Durchgangsöffnungen des zweiten Bauteils, des Verstärkungselementes und des unteren Armes hindurchgeführt und in dem Innengewinde des Befestigungs-Bauteils mit einem vorgegebenen Drehmoment verschraubt.
Vorteilhafterweise bestehen das erste Bauteil und das zweite Bauteil aus dem gleichen Material oder aus einem unterschiedlichen Material.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste Bauteil aus Stahl hergestellt und das zweite Bauteil besteht aus einem Leichtmetall.
Das erste Bauteil ist vorteilhafterweise ein Seitenaufprallträger und das zweite Bauteil ist ein Rahmen eines Türkörpers eines Kraftfahrzeuges.
Vorteilhafterweise ist der Seitenaufprallträger mit seinen gegenüberliegenden Enden über jeweils ein Verbindungselement an dem Rahmen des Türkörpers befestigt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine Seitenansicht auf eine schematisch dargestellte Tür eines Kraftfahrzeuges, bei der ein Rahmen eines Türkörpers mit einem diagonal verlaufenden Seitenaufprallträger versehen ist,
2 einen Längsschnitt, der zwei über ein bekanntes Verbindungselement zu einer Baueinheit miteinander verbundene Bauteile zeigt,
3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbindungselement, der das Verbindungselement im Anlieferungszustand zeigt,
4 eine Ansicht von oben auf das in der 3 gezeigte erfindungsgemäße Verbindungselement,
5 einen Längsschnitt entsprechend der 3, wobei ein oberer Arm eines Federelementes des Verbindungselementes in eine angehobene Position verschwenkt ist, so dass ein zu verbindendes Bauteil in einen Zwischenraum zwischen dem oberen Arm und dem unteren Arm des Federelementes bringbar ist und
6 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Verbindungselement an einer Verbindungsstelle, wobei über das Verbindungselement zwei Bauteile zu einer Baueinheit miteinander verbunden sind.
Die 1 zeigt eine Tür 1 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges 2. Die Tür 1 weist einen Türkörper 3 mit einem umlaufenden, in etwa rechteckförmigen Rahmen 4 auf. Zwischen zwei, in etwa senkrecht verlaufenden Abschnitten 5 und 6 des Türrahmens 4 ist ein Seitenaufprallträger 7 über zwei Verbindungselemente 8 und 9 an Befestigungsstellen 16 am Türrahmen 4 befestigt.
In der 1 ist jeweils eine Befestigungsschraube 10, 11 erkennbar. In der gezeigten Ausführungsform sind die Verbindungselemente 8, 9 an jeweils gegenüberliegenden Enden 14, 15 des Seitenaufprallträgers 7 an jeweils einer Stirnseite 12, 13 des Seitenaufprallträgers 7 angeordnet.
Die 2 zeigt einen Längsschnitt an einer Befestigungsstelle 16, an der ein erstes Bauteil 17 in einem Zwischenraum 18 eines Federelementes 19 eines vorbekannten Verbindungselementes 20 angeordnet ist. Das erste Bauteil 17 kann beispielsweise ein Ende 14, 15 eines Seitenaufprallträgers 7 sein.
Das Federelement 19 weist einen oberen und einen unteren Arm 19a und 19b auf, die einen U-förmigen Querschnitt bilden. Der obere und der untere Arm 19a und 19b des Federelementes 19 ist jeweils mit einer Durchgangsöffnung 33a und 33b versehen.
An einer in der 2 nach oben gerichteten Außenfläche 21 des oberen Armes 19a des Federelementes 19 ist ein Befestigungs-Bauteil mit einem Innengewinde 22, beispielsweise eine Mutter 22, befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise über Schweißpunkte 23 erfolgen. An einer Außenfläche 24 des unteren Armes 19b ist ein ringförmiges oder ein scheibenförmiges Verstärkungselement 25 mit einer Durchgangsöffnung 26 angeordnet.
Eine in der 2 nach unten gerichtete Außenfläche 27 des scheibenförmigen Verstärkungselementes 25 liegt an einer Außenfläche 28 eines zweiten Bauteils 29 an. In dem zweiten Bauteil 29 ist eine Durchgangsöffnung 30 ausgebildet. Das zweite Bauteil ist beispielsweise ein senkrechter Abschnitt 5, 6 des Türrahmens 4. Über eine Schraube 31, die in der Mutter 22 verschraubt ist, sind die beiden Bauteile 17 und 29 miteinander befestigt.
Die Schraube 31 wird durch die Durchgangsöffnung 30 des zweiten Bauteils 29, die Durchgangsöffnung 26 des scheibenförmiges Verstärkungselementes 25, die Durchgangsöffnungen 33a und 33b der Arme 19a und 19b des Federelementes 19 und die Durchgangsöffnung 34 des ersten Bauteils 17 bis zur Mutter 22 hindurchgeführt und dann mit der Mutter 22 verschraubt.
In der 2 zeigen Pfeile 32, dass auf das Verbindungselement 20 auftreffende Flüssigkeit über die Durchgangsöffnung 33a des oberen Armes 19a des Federelementes 19, die Durchgangsöffnung 34 in dem ersten Bauteil 17, die Durchgangsöffnung 33b des unteren Armes 19b des Federelementes 19 und die Durchgangsöffnung 26 in dem scheibenförmigen Verstärkungselement 25 auf die Außenfläche 28 des zweiten Bauteils 29 und über die Durchgangsöffnung 30 in dem zweiten Bauteils 29 zu einem Schraubenkopf 35 der Schraube 31 gelangt. Durch die eindringende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, kann es zu einer Korrosion an dem Verbindungselement 20, den beiden Bauteilen 17, 29 und an der Schraube 31 kommen.
Die 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 36. An einem oberen Arm 38a eines Federelementes 38 des erfindungsgemäßen Verbindungselementes 36 ist eine Halterungsvorrichtung 39 ausgebildet oder angeordnet.
Wie aus der Draufsicht der 4 auf das erfindungsgemäße Verbindungselement 36 hervorgeht, weist die Halterungsvorrichtung 39 in der gezeigten Ausführungsform zwei gegenüberliegende Halterungsarme 40a und 40b auf. Die Halterungsarme 40a und 40b ragen nach oben und dienen zur Halterung einer Mutter 43. Die Mutter 43 ist in der gezeigten Ausführungsform rechteckig und in einer anderen Ausführungsform quadratisch ausgebildet. Durch die Halterungsarme 40a und 40b wird auch eine Verdrehsicherung der Mutter 43 erreicht.
Die Herstellung der Halterungsvorrichtung 39 erfolgt beispielsweise dadurch, dass aus dem oberen Arm 38a des Federelementes 38 ein einen Boden 41 bildender Abschnitt an drei Seiten ausgeschnitten wird. Es verbleiben zwei seitliche obere Armabschnitte 38a' und 38a''. Ein hinteres, freies Ende 41a des Bodens 41 ist um ein vorderes Ende 41b des Bodens 41 verschwenkbar. Das vordere Ende 41b des Bodens 41 ist einstückig mit einem vorderen Ende 38A des oberen Armes 38a verbunden. In der 3 ist ein seitlicher oberer Armabschnitt 38a' und in der 4 sind zwei seitliche obere Armabschnitte 38a' und 38a'' des oberen Arms 38a des Federelementes 38 dargestellt.
In der gezeigten Ausführungsform sind zur Halterung der Mutter 43 zumindest zwei gegenüberliegende Vorsprünge 44a und 44b an den Halterungsarmen 40a und 40b der Halterungsvorrichtung 39 vorgesehen. Die Vorsprünge 44a und 44b sind oberhalb einer oberen Außenfläche 45 der Mutter 43 ausgebildet.
Die Mutter 43 weist in der gezeigten Ausführungsform einen oberen Abschnitt 46 mit einer Breite D auf. An den oberen Abschnitt 46 schließt sich ein unterer Abschnitt 47 mit einer Breite d an. Die Breite d des unteren Abschnittes 47 ist kleiner als die Breite D des oberen Abschnittes 46.
Der untere Abschnitt 47 der Mutter 43 ragt in eine, in einem unteren Arm 38b ausgebildete Durchgangsöffnung 48. Die Durchgangsöffnung 48 ist mit einem konisch sich verjüngenden, ringförmigen Flanschabschnitt 49 versehen.
Die Federkraft und Vorspannung der beiden seitlichen oberen Armabschnitte 38a' und 38a'' sind so eingestellt, dass die beiden seitlichen, oberen Armabschnitte 38a' und 38a'' den unteren Abschnitt 47 der Mutter 43 an eine Innenfläche 50 des Flanschabschnittes 49 drücken.
An einer nach unten gerichteten Außenfläche 51 des unteren Armes 38b ist ein ringförmiges oder scheibenförmiges Verstärkungselement 52 mit einer Durchgangsöffnung 53 befestigt.
Wie insbesondere aus der 5 hervorgeht, weist der untere Abschnitt 47 der Mutter 43 an seinem vorderen Ende 54 einen konisch sich verjüngenden oder abschrägten Abschnitt 55 auf.
In der 5 sind die beiden seitlichen, oberen Armabschnitte 38a' und 38a'' des Federelementes 38 um einen Winkel α nach oben geschwenkt. Dadurch wird das vordere Ende 54 der Mutter 43 aus der Durchgangsöffnung 48 des unteren Armes 38b soweit herausgezogen, bis ein Zwischenraum 57a zwischen dem vorderen Ende 54 der Mutter 43 und einer nach oben gerichteten Außenfläche 56 des unteren Armes 38b entsteht.
In den Zwischenraum 57a wird ein zu befestigendes, erstes Bauteil 17 zwischen dem vorderen Ende 54 der Mutter 43 und der nach oben gerichteten Außenfläche 56 des unteren Armes 38b in eine Montageposition 57 geschoben. In der 5 befindet sich das erste Bauteil 17 in der Montageposition 57.
In der Montageposition 57 des ersten Bauteils 17 ist eine Durchgangsöffnung 34 des ersten Bauteils 17 über der Durchgangsöffnung 48 des unteren Armes 38b angeordnet. Ferner ist unterhalb der Durchgangsöffnung 53 des Verstärkungselementes 52 eine Durchgangsöffnung 30 eines zu befestigenden, zweiten Bauteils 29 in einer Montageposition 58 angeordnet.
In der 6 befindet sich die Mutter 43 mit ihrem vorderen Ende 54 in einer Montageposition 59. In der Montageposition 59 der Mutter 43 liegt der konische Abschnitt 55 der Mutter 43 an dem konischen Flanschabschnitt 49 des unteren Armes 38b dichtend an. Über eine Schraube 31, die in einem Innengewinde 60 der Mutter 43 verschraubt ist, erfolgt eine endgültige Befestigung der beiden Bauteile 17, 29 über das Verbindungselement 36 zu einer in der 6 dargestellten Baueinheit 61.

Claims

Verbindungselement zur Verbindung von zwei Bauteilen, wobei das Verbindungselement ein Federelement mit zwei Armen aufweist, wobei zwischen den beiden Armen ein Zwischenraum ausgebildet ist, wobei das Verbindungselement über den Zwischenraum auf ein erstes zu befestigendes Bauteil an einer dafür vorgesehenen Befestigungsstelle steckbar ist, wobei an einer Außenfläche des einen Armes des Federelementes ein Befestigungs-Bauteil mit einem Innengewinde angeordnet ist, wobei an einer Außenfläche des dazu gegenüberliegenden Armes des Federelementes ein Verstärkungselement vorgesehen ist, wobei die Arme des Federelementes und das Verstärkungselement jeweils eine Durchgangsöffnung zum Hindurchführen einer Schraube aufweisen, die in Eingriff mit dem Befestigungs-Bauteil bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungs-Bauteil (43) mit einem Innengewinde (60) über eine Halterungsvorrichtung (39) an dem Verbindungselement (36) gehaltert ist, dass das Befestigungs-Bauteil (43) einen unteren Abschnitt (47) hat, der ein vorderes Ende (54) mit einem Abdichtung-Mittel (55) aufweist, dass an einem unteren Arm (38b) des Federelementes (38) eine Durchgangsöffnung (48) mit einem Flanschabschnitt (49) ausgebildet ist, der zur Abdichtung dient, und dass in einer Montageposition (59) des Befestigungs-Bauteils (43) das vordere Ende (54) des Befestigungs-Bauteils (43) dichtend an dem Flanschabschnitt (49) der Durchgangsöffnung (48) des unteren Armes (38a) anliegt.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtung-Mittel (55) des Befestigungs-Bauteils (43) ein sich konisch verjüngender Abschnitt oder ein abgeschrägter Abschnitt ist, der in einer linienförmigen Anlage oder in einer flächigen Anlage in der Durchgangsöffnung (48) an dem Flanschabschnitt (49) des unteren Armes (38a) in der Montageposition (59) des Bauteils (43) montiert ist.
Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung (39) einstückig aus dem oberen Arm (38a) des Federelementes (38) hergestellt oder mit dem oberen Arm (38a) des Federelementes (38) verbunden ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung (39) mindestens zwei gegenüberliegende Halterungsarme (40a, 40b) aufweist und dass an einer Innenfläche (42a, 42b) des jeweiligen Halterungsarmes (40a, 40b) mindestens eine Befestigungsvorrichtung (44a, 44b) zur Halterung des Bauteiles (43) vorgesehen ist.
Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (44) mindestens ein vorstehender Abschnitt ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenfläche (62) des Verstärkungselementes (52) eine Dichtvorrichtung (63) vorgesehen ist, die in Anlage mit einer Außenfläche (28) eines zu befestigenden Bauteils (29) bring bar ist.
Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtvorrichtung (63) ein ringförmig umlaufender vorstehender Steg ist.
Baueinheit, die zwei miteinander zu befestigende Bauteile aufweist, wobei die Bauteile über ein Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 bis 7 miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Montageposition (59) des Befestigungs-Bauteils (43) der untere Abschnitt (47) des Befestigungs-Bauteils (43) mit seinem vorderen Ende (54) in der Durchgangsöffnung (34) des ersten Bauteils (17) und in der Durchgangsöffnung (48) des unteren Armes (38a) angeordnet ist, dass die Außenfläche (28) des zweiten Bauteils (29) in einer Montageposition (58) mit einer Durchgangsöffnung (30) an der Durchgangsöffnung (53) des Verstärkungselementes (52) anliegt, dass eine Schraube (31) durch die jeweilige Durchgangsöffnung (30, 53, 48) des zweiten Bauteils (29), des Verstärkungselementes (52) und des unteren Armes (38a) hindurchgeführt und in dem Innengewinde (60) des Befestigungs-Bauteils (43) mit einem vorgegebenen Drehmoment verschraubt ist.
Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (17) und das zweite Bauteil (29) aus dem gleichen Material oder aus einem unterschiedlichen Material bestehen.
Baueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (17) aus Stahl hergestellt ist und dass das zweite Bauteil (29) aus einem Leichtmetall besteht.
Baueinheit nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (29) ein Seitenaufprallträger (7) ist und dass das zweite Bauteil (17) ein Rahmen (4) eines Türkörpers (3) eines Kraftfahrzeuges (2) ist.
Baueinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenaufprallträger (7) mit seinen gegenüberliegenden Enden (14, 15) über jeweils ein Verbindungselement (36) an dem Rahmen (4) des Türkörpers (3) befestigt ist.