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Die Erfindung betrifft ein Einstellelement zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Einstellelement ist beispielsweise aus der
DE 42 28 625 C1 bekannt. Hierbei ist zur Befestigung eines ersten Bauteils mit vorgegebenem Abstand zu einem zweiten Bauteil eine Hülse mit einem Außengewinde vorgesehen, die in ein Gewindeteil mit einem Innengewinde eingeschraubt wird, das mit dem zweiten Bauteil verbunden ist. Die beiden Bauteile weisen Durchgangsöffnungen für einen Gewindebolzen auf, die in der Soll-Lage der beiden Bauteile koaxial verlaufen. In dieser Soll-Lage werden die beiden Bauteile mit dem gewünschten Abstand zueinander vorfixiert. Anschließend wird der Gewindebolzen durch die Durchgangsöffnung in dem ersten Bauteil hindurch geführt und in die Hülse eingeschraubt. Durch eine entsprechend gewählte Kombination der Reibmomente in den Gewindepaarungen dreht sich hierbei zunächst die Hülse mit, bis die Hülse zur Anlage am ersten Bauteil kommt. Nunmehr wird diese Soll-Lage durch Festziehen des Gewindebolzens in der Hülse fixiert. Nachteilig bei dem bekannten Einstellelement ist, dass keine Justierung der Verbindung in einer Ebene senkrecht zum Gewindebolzen möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einstellelement zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil bereitzustellen, bei dem sowohl eine Einstellmöglichkeit in Längsrichtung des Gewindebolzens als auch in wenigstens einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Gewindebolzens möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Einstellelement gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
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Kerngedanke der Erfindung ist es hierbei, eine Hülse vorzusehen, deren lichte Weite größer ist als die radiale Erstreckung des Gewindebolzens. Hierdurch kann nach erfolgter Höheneinstellung, also nach der Festlegung des Abstandes der beiden Bauteile zueinander, eine Lageveränderung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil in zumindest einer Richtung, bevorzugt jedoch in beiden Richtungen senkrecht zur Längsachse des Gewindebolzens erfolgen. Somit ist eine Einstellung des ersten Bauteils am zweiten Bauteil in allen drei Raumebenen möglich.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an demjenigen Abschnitt der Hülse, die gegenüber dem zweiten Bauteil nach außen vorsteht, eine Angriffsfläche für ein Werkzeug vorgesehen, um eine Höhenpositionierung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil vorzunehmen zu können, ohne dass ein Zugang zur Rückseite des zweiten Bauteils erforderlich ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist auch an demjenigen Abschnitt der Hülse, die an der Innenseite des zweiten Bauteils vorsteht, eine Angriffsfläche für ein Werkzeug vorgesehen, um nach erfolgter Montage des ersten Bauteils am zweiten Bauteil nachträgliche Korrekturen vornehmen zu können, beispielsweise eine Feinjustierung.
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Gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung kann das Einstellelement so ausgebildet sein, dass der Gewindeabschnitt des Gewindebolzens für einen Eingriff entweder im Bereich des ersten Bauteils oder im Bereich des zweiten Bauteils vorgesehen ist.
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Unter dem Begriff „Gewindebolzen” ist in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jede Form eines stiftförmigen Verbindungselementes mit einem Außengewinde zu verstehen, wie beispielsweise eine Schraube, ein Gewindestift mit einem daran gekoppelten Nutenstein etc.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Einstellelements,
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2 eine Schnittdarstellung des Einstellelements von 1,
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3 einen Längsschnitt durch den oberen Teil einer Heckklappe eines Kraftfahrzeuges, mit einem Dachspoiler, der über ein Einstellelement gemäß den 1 und 2 an einer Tragstruktur der Heckklappe befestigt ist und
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einstellelements.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 1 bis 3 dargestellt. Hierbei ist ein in seiner Gesamtheit mit 2 bezeichnetes Einstellelement vorgesehen, das ein erstes Bauteil 4 und ein zweites Bauteil 6 in einer gewünschten Lage zueinander fixiert. Wie aus 3 näher hervorgeht, wird das Einstellelement 2 beispielsweise an einem Kraftfahrzeug eingesetzt, um einen Dachspoiler 4 (erstes Bauteil) an einer Tragstruktur 6 (zweites Bauteil) einer Heckklappe 8 einstellbar zu befestigen. An die vordere Kante 4a des Dachspoilers 4 schließt sich ein Dach 10 des Kraftfahrzeuges mit seiner hinteren Kante 10a an. Die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges ist mit FR bezeichnet. Am rückwärtigen Endabschnitt des Daches 10, unterhalb der vorderen Kante 4a des Dachspoilers 4, ist eine Wasserrinne 12 vorgesehen, um Niederschlagswasser aus dem Bereich des Daches 10 und der Heckklappe 8 abzuleiten.
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Das Einstellelement 2 setzt sich aus einer Hülse 20, einem Gewindebolzen 30 und einer Kontermutter 50 zusammen.
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Die Hülse 20 weist ein Außengewinde 22 und eine Durchgangsöffnung 26 auf, deren Querschnitt bevorzugt kreisrund ist, jedoch ohne Weiteres auch von der Kreisform abweichen kann. Die lichte Weite der Durchgangsöffnung 26 ist mit D bezeichnet. Am oberen sowie am unteren Endabschnitt der Hülse 20 sind erste bzw. zweite Angriffsflächen 24 bzw. 28 für ein Werkzeug zum Verdrehen der Hülse 20 vorgesehen.
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Der Gewindebolzen 30 setzt sich aus einem Kopfteil 32, einem Schaftabschnitt 34 und einem Gewindeabschnitt 36 zusammen. Der Kopfabschnitt 32 des Gewindebolzens 30 ist rechteckförmig ausgeführt, nach Art eines T-förmigen Nutensteines und bildet somit ein Gleitelement, das in eine entsprechend geformte T-Nut des Dachspoilers 4 einschiebbar ist. In der Ausgestaltung des Einstellelements 2 gemäß 3 ist der Kopfabschnitt 32 des Gewindebolzens 30 so ausgebildet, dass er mit einem separat ausgebildeten Nutenstein 32a zusammenwirkt. Der Schaftabschnitt 34 ist bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet, kann jedoch auch eine hiervon abweichende Form haben. Die radiale Erstreckung d des Schaftabschnittes 34 ist deutlich kleiner als die lichte Weite D der Hülse 20. Der endseitige Gewindeabschnitt 36 weist ein Außengewinde 38 auf. An der freien Stirnseite des Gewindeabschnittes 36 sind Angriffsflächen 39 für ein Werkzeug vorgesehen, beispielsweise in Form eines Innentorx.
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Die Kontermutter 50 hat ein Innengewinde 52 zum Eingriff in das Außengewinde 38 des Gewindebolzens 30. Außerdem weist die Kontermutter 50 Angriffsflächen 54 für ein Werkzeug zum Verdrehen der Kontermutter 50 auf und ist mit einem Bund 56 versehen, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Hülse 20. Der Bund 56 hat an seinem Außenumfang eine Fase 58.
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Die 1 bis 3 zeigen das Einstellelement 2 im zusammengesetzten Zustand. In den 2 und 3 ist das Zusammenwirken des Einstellelements 2 mit dem ersten Bauteil 4 und dem zweiten Bauteil 6 dargestellt. Nachfolgend wird der Ablauf beschrieben, nach dem das erste Bauteil 4 (Dachspoiler 4) am zweiten Bauteil 6 (Tragstruktur 6 der Heckklappe 8) montiert und dabei in der in der gewünschten Position ausgerichtet wird.
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Zunächst wird die Hülse 20 mit ihrem Außengewinde 22 in ein Innengewinde 7 der Tragstruktur 6 eingeschraubt. Hierzu sind die ersten Angriffsflächen 24 vorgesehen.
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Mittels einer nicht dargestellten Lehre wird nunmehr die Höhenposition h der oberen Stirnfläche der Hülse 20 in Bezug auf die Höhe der vorderen Kante 10a des Daches 10 eingestellt, durch Verdrehen der Hülse 20 im Innengewinde 7 der Tragstruktur 6. Diese Einstellmöglichkeit wird durch den Pfeil Z eines auf das Einstellelement 2 bezogenen Koordinatensystems symbolisiert.
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Das Innengewinde 7 muss nicht unmittelbar in der Tragstruktur 6 ausgebildet sein. Gleichwirkend kann ein separates Bauteil mit einem Innengewinde 7 an der Tragstruktur 6 angeordnet sein, wie beispielsweise eine Schweißmutter, eine Kunststoffmutter etc.
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Im vorliegenden Beispiel sind drei Einstellelemente 2 vorgesehen, die den Dachspoiler 4 an der Tragstruktur 6 der Heckklappe 8 fixieren. Bei der Schnittdarstellung gemäß 3 handelt es sich um einen Schnitt durch die Längsmittenebene des Kraftfahrzeuges, so dass hier das mittlere Einstellelement 2 dargestellt ist. Bezogen auf die Querrichtung des Kraftfahrzeuges gibt es hierzu noch ein rechtes sowie ein linkes Einstellelement 2.
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Nachfolgend wird der Dachspoiler 4 mit den drei Gewindebolzen 30, die mit ihren Kopfabschnitten 32 in eine entsprechende Nut im Dachspoiler 4 eingeschoben sind, auf die Tragstruktur 6 aufgesetzt. Hierbei werden die Gewindebolzen 30 in die Durchgangsöffnungen 26 der Hülsen 20 eingeführt. Aufgrund der vorangegangenen Einstellung der Hülsen 20 in Richtung des Pfeils Z liegt jetzt bereits ein fluchtender Übergang zwischen der hinteren Kante 10a des Daches 10 und der vorderen Kante 4a des Dachspoilers 4 vor. Nunmehr wird der Dachspoiler 4 in Quer- und in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges so ausgerichtet, dass sich allseitig ein gleichmäßiges Fugenbild ergibt. Die gleichmäßige Ausrichtung des Dachspoilers erfolgt gegenüber dem Dach 10 (Fugenmaß s) und nicht dargestellten seitlichen Karosserieabschnitten des Kraftfahrzeugs.
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Die Einstellmöglichkeit in Längs- und Querrichtung des Kraftfahrzeugs, symbolisiert durch die Pfeile X und Y, wird durch den ringförmigen Freiraum 25 zwischen dem Schaftabschnitt 34 des Gewindebolzens 30 und der Hülse 20 ermöglicht. Somit können sich zwischen den Außenflächen des Schaftabschnittes 34 und der Innenfläche der Hülse 20 unterschiedliche Abstandsmaße a und b ergeben, je nach Positionierung des Schaftabschnittes 34 in der Durchgangsöffnung 26. Die dargestellten Abstandsmaße a und b ergeben sich aus der Einbausituation in Längsrichtung X.
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Nach dem Einstellen eines gleichmäßigen Fugenbildes wird der Dachspoiler 4 gegenüber der Tragstruktur 6 der Heckklappe 8 über beispielsweise zwei in Querrichtung Y versetzte Schrauben 70 fixiert, im Sinn eines ”Heftvorgangs”. Dieses ”Heften” kann von der Innenseite der Heckklappe 8 bei geschlossener Heckklappe 8 erfolgen, da die Schrauben 70 auch bei geschlossener Heckklappe 8 gut zugänglich außerhalb der Regenrinne 12 angeordnet sind. Nunmehr wird die Heckklappe 8 geöffnet und die durch die Schrauben 70 erreichte vorläufige Positionierung durch Anziehen der Kontermuttern 50 endgültig fixiert, indem die Hülsen 20 mit den Gewindebolzen 30 verspannt werden. Somit wird im späteren Betrieb des Kraftfahrzeuges der Dachspoiler 4 vor allem durch die drei Einstellelemente 2 an der Tragstruktur 6 fixiert. Die beiden Schrauben 70 übernehmen nur einen kleinen Teil der Befestigungskraft.
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Nach Abschluss der Einstellung und Befestigung des Dachspoilers 4 an der Tragstruktur 6 können an den Unterseiten der Gewindebolzen 30 nicht dargestellte Sichtschutzkappen aufgesteckt werden. Die Sichtschutzkappen haben hierzu an ihren Innenseiten beispielsweise eine sägezahnartige Ausgestaltung und werden jeweils auf den Bund 56 der Kontermuttern 50 aufgesteckt. Die Fase 58 am Bund 56 erleichtert das Aufschieben der Sichtschutzkappe.
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Wie aus der Schnittdarstellung der 3 hervorgeht, befindet sich die Kontermutter 50 im Bereich der Regenrinne 12 des Daches 10 und ist somit bei geschlossener Heckklappe 8 nicht zugänglich. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Einstellelemente 2 wird in vorteilhafter Weise die Ausrichtung des Dachspoilers 4 in allen drei Raumrichtungen bei geschlossener Heckklappe 8 ermöglicht.
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Das lichte Maß D der Hülse 20 ist so zu bemessen, dass für den Gewindebolzen 30 ausreichend Freiraum 25 als Verschiebeweg zur Verfügung steht, um unter allen auftretenden Maßketten ein gleichmäßiges Fugenbild einstellen zu können.
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Außerdem ist die Länge des Außengewindes 22 der Hülse 20 so zu bemessen, dass in Richtung des Pfeils Z ein ausreichender Toleranzausgleich erfolgen kann.
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Nach erfolgtem Aufsetzen des Dachspoilers 4 auf die Tragstruktur 6 ist eine Verstellung der Hülse 10 „von außen” (also von der Außenseite der Heckklappe 8) nicht mehr möglich. Um dennoch auch nachträglich Lagekorrekturen des Dachspoilers 4 vornehmen zu können, sind „innen” (also an der Innenseite der Heckklappe 8) die zweiten Angriffsflächen 28 an der Hülse 20 vorgesehen. Bei geöffneter Heckklappe 8 kann die Kontermutter 50 gelöst und die Höhenposition h des Dachspoilers 4 durch Verdrehen der Hülse 20 verändert werden. Auch kann der Dachspoiler 4 bei gelöster Kontermutter 50 in Richtung der Pfeile X und/oder Y verlagert werden. Nach erfolgter Einstellung wird die Kontermutter 50 wieder festgezogen. Der Vorgang des Nachjustierens hat iterativ zu erfolgen, da hierzu die Heckklappe 8 geöffnet werden muss und ein Abgleich (bündiger Übergang, Spaltmaß) mit den zum Dachspoiler 4 benachbarten Bauteilen erst wieder nach dem Schließen der Heckklappe 8 vorgenommen werden kann.
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Die Angriffsflächen 39 am freien Ende des Gewindeabschnitts 36 können bedarfsweise zur Kompensation des Anzugsmomentes der Kontermuttter 50 vorgesehen sein, um das Torsionsmoment zwischen dem Kopfabschnitt 32 und dem Schaftabschnitt 34 bzw. die Flächenpressung im Gleitsitz des Dachspoilers 4 zu reduzieren.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Einstellelements 2, wobei gleiche und gleichwirkende Bauteile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind wie in den 1 bis 3. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 3 durch die Gestaltung des Gewindebolzens 80. Der Gewindebolzen 80 weist einen Kopfabschnitt 82, einen Schaftabschnitt 84 und einen Gewindeabschnitt 86 auf. Im Unterschied zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel wird der Gewindebolzen 80 mit seinem Außengewinde 88 am Gewindeabschnitt 86 in ein Innengewinde 5 des ersten Bauteils 4 (oder in ein mit dem ersten Bauteil 5 verbundenes, jedoch separates Bauteil mit einem Innengewinde 5) eingeschraubt. Hierzu sind am Kopfabschnitt 82 des Gewindebolzens 80 Angriffsflächen 89 für ein Werkzeug zum Verdrehen des Gewindebolzens 80 vorgesehen. Im Übrigen ist die Wirkungsweise des Einstellelements 2 gemäß 4 analog dem Einstellelement 2 des ersten Ausführungsbeispiels.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird die Funktion der „Nutensteine” erläutert:
Die als Gleitelemente für die Nut im Dachspoiler 4 ausgebildeten Kopfabschnitte 32 der Gewindebolzen 30 gleichen unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Dachspoiler 4 und Tragstruktur 6 in Querrichtung des Kraftfahrzeugs aus. Wie bereits oben ausgeführt, können die Gleitelemente dabei direkt an die Gewindebolzen 30 angeformt sein (Kopfabschnitte 32 gemäß 1 und 2). Alternativ kann das Gleitelement als separates Bauteil ausgeführt sein, das mit dem Gewindebolzen 30 verbunden ist, zum Beispiel durch Einspritzen des Kopfabschnittes 32 in ein Gleitelement 32a aus einem Kunststoffmaterial (3). Auch bei einer Ausführung der Erfindung gemäß 4 kann – abweichend von der zeichnerischen Darstellung – selbstverständlich ein Gleitelement vorgesehen sein.
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Die Erfindung lässt sich anhand des ersten Ausführungsbeispiels wie folgt zusammenfassen: Ein erfindungsgemäßes Einstellelement 2, beispielsweise zur Befestigung eines Dachspoilers 4 an der Tragstruktur 6 einer Heckklappe 8, umfasst eine Hülse 20 mit einem Außengewinde 22 sowie einen die Hülse 20 durchdringenden Gewindebolzen 30. Die Hülse 20 wird mit ihrem Außengewinde 22 in ein Innengewinde 7 der Tragstruktur 6 der Heckklappe 8 eingeschraubt. Vor dem Anbringen des Dachspoilers 4 wird mittels einer Lehre die korrekte Höhenposition h des Dachspoilers 4 durch Verdrehen der Hülse 20 eingestellt. Anschließend wird der Dachspoiler 4 samt Gewindebolzen 30 bei geschlossener Heckklappe 8 auf das Einstellelement 2 aufgesetzt und die Position des Dachspoilers 4 in den Richtungen X und Y senkrecht zur Längsachse des Gewindebolzens 30 vorläufig fixiert. Erst jetzt, nach Ausrichtung des Dachspoilers 4 in allen drei Raumrichtungen Z, X und Y, wird die Heckklappe 8 geöffnet und der Gewindebolzen 30 gegenüber der Hülse 20 durch eine Kontermutter 50 festgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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