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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Bauteiles mit einem zweiten Bauteil in einem toleranzbehafteten Abstand in Form eines am ersten Bauteil befestigbaren Mutternteiles, welches ein Distanzteil aufweist, dass sich beim Einschrauben einer Verbindungsschraube in ein dem Mutternteil zugeordnetes Innengewindeteil in eine den Abstand überbrückende Anlagestellung am zweiten Bauteil verlagert, wobei das Mutternteil Befestigungsmittel aufweist, mit denen es am ersten Bauteil befestigbar ist.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung beschreibt die
DE 3436166 A1 . Die dortige
10 beschreibt eine Vorrichtung, bei der das Mutternteil fest mit dem ersten Bauteil verbunden ist. Das Einschraubgewinde für die Verbindungsschraube bildet eine Gewindebohrung des ersten Bauteiles. Die Stirnfläche eines das Innengewinde ausbildenden Zylinders ist mit einer Steigungsstützfläche versehen, an der sich eine Gegensteigungsstützfläche eines Distanzteiles abstützt. Vom Distanzteil ragen Federzungen ab, die sich in eine berührende Anlage an die Gewindescheitel der Verbindungsschraube legen können. Wird die Verbindungsschraube in das Innengewinde eingedreht, so wird das Distanzteil mitgeschleppt. Dies hat eine axial Beabstandung einer Stützfläche des Distanzteiles vom Innengewindeteil zur Folge. Das Distanzteil wird solange von der Drehung der Verbindungsschraube mitgeschleppt, bis dessen Stirnseite am zweiten Bauteil anschlägt. Es übt dann eine den toleranzbehafteten Abstand überbrückende Funktion aus. In der Endphase der Befestigung wird der Kopf der Verbindungsschraube bis gegen das zweite Bauteil geschraubt.
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Bei dem in den
19 und
20 der
DE 3436166 dargestellten Variante besitzt das Mutternteil Befestigungsmittel, mit denen es am ersten Bauteil befestigbar ist. Diese Befestigungsmittel werden von zwei Dübelschenkeln ausgebildet, die sich beim Einschrauben der Verbindungsschraube an die Innenwand einer Einschraubbohrung des ersten Bauteils anlegen.
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Die
DE 100 34 968 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Bauteiles mit einem zweiten Bauteil in einem toleranzbehafteten Abstand, wobei ein Mutternteil ein Distanzteil trägt, welches beim Einschrauben der Verbindungsschraube in eine Anschlagstellung gegen ein zweites Bauteil bringbar ist. Auch hier ist das Mutternteil mit einem Befestigungsmittel am ersten Bauteil befestigbar. Bei dem Befestigungsmittel handelt es sich um einen Klips.
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Die
DE 199 10 511 A1 beschreibt ein Mutternteil mit einem in eine Abstandsstellung bringbaren Distanzteil, bei dem die Befestigung des Mutternteiles am ersten Bauteil über eine Befestigungsschraube erfolgt, die beim Einschrauben Dübelschenkel auseinander spreizt.
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Die
DE 100 04 697 A1 beschreibt ebenfalls ein als Abstandsverschraubung verwendbares Mutternteil, welches einen Zugkeil ausbildet, mit dem es am ersten Bauteil befestigbar ist.
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Die zuvor beschriebenen Abstandsverschraubungselemente werden üblicherweise in der Serienfertigung für Kraftfahrzeuge angewendet und sind in der Lage, zwei Bauteile miteinander zu verbinden, deren Abstand von Verschraubung zu Verschraubung unterschiedlich sein kann. Da die Überbrückung des Abstandes individuell beim Einschrauben der Verbindungsschraube erzeugt wird, kann mit einer derartigen Verschraubung eine zug- und druckfeste Verbindung zwischen zwei Bauteilen hergestellt werden. Es zeichnet sich ab, dass insbesondere im Automobilbau zunehmend Leichbauformteile verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mutternteil einer Abstandsverschraubung anzugeben, das zur Verbindung von Leichtbau-Formteilen geeignet ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Der Anspruch 1 sieht vor, dass das Befestigungsmittel so ausgebildet ist, dass das Mutternteil beim Fertigen des ersten Bauteiles insbesondere durch Laminieren, Gießen oder Spritzgießen formschlüssig mit dem ersten Bauteil verbindbar ist. Zufolge dieser Ausgestaltung kann das Mutternteil fest mit sogenannten Organoblechen verbunden sein. Derartige Bleche werden insbesondere unter Einlagerung von Glasfasern laminiert, spritzgegossen oder gegossen. Bei der Fertigung dieser Organbleche wird das Mutternteil mit einlaminiert bzw. mit eingegossen. Hierzu bildet das Befestigungsmittel bevorzugt einen radial vom Mutternteil abragenden Bund aus. Dieser Bund bildet einen Kragen mit einer auf einer Kreisbogenlinie verlaufenden Umrisskontur. Der Kragen bildet eine in Richtung auf das Distanzteil weisende Stufe, auf welcher das Laminat bzw. die Vergussmasse liegt. Bei der Vergussmasse kann es sich um Kunststoff oder Metall handeln. Das Befestigungsmittel besitzt bevorzugt auch eine Drehsicherungsstruktur. Die auf einer Kreisbogenlinie verlaufende Umrisskontur des Befestigungsmittels kann hierzu eine Radialverzahnung aufweisen. Das Innengewindeteil ist bevorzugt schwimmend in einem Trägerteil gelagert. Das Trägerteil ist fest mit dem Laminat verbunden. Das Innengewindeteil kann sich in einer Ebene geringfügig verlagern, zu welcher die Einschraubrichtung senkrecht verläuft. Ein Mehrkantabschnitt des Innengewindeteiles ist hierzu vorzugsweise in einer Mehrkanthöhlung gelagert, so dass sich zwischen den Mehrkantflächen des Mehrkantabschnittes des Innengewindeteiles und den Rändern der Mehrkanthöhlung ein Bewegungsspalt ausbildet. Die Mehrkanthöhlung ist einer Öffnung des Tragteiles zugeordnet, die vom Distanzteil wegweist. Diese Öffnung ist bevorzugt von einer Kappe verschlossen. In diesem Falle kann die Mehrkantöffnung auch von der Verschlusskappe ausgebildet sein. Letztere steckt reibschlüssig in der Öffnung des Tragteiles. Die Öffnung des Tragteiles, welche die Kappe aufnimmt, kann eine kreisrunde Umrisskontur aufweisen. Die Kappe liegt reibschlüssig an der Ausnehmungswandung des Tragteiles. Sie kann mit dem Tragteil verklipst sein. Es ist von Vorteil, wenn der Boden der Kappe gewölbt ist, da sich dadurch ein längeres Innengewinde im Innengewindeteil ausbilden lässt. Das Innengewinde des Innengewindeteils wird von einer beidseitig offenen Gewindebohrung ausgebildet, die sich in einem zylinderförmigen Abschnitt des Innengewindeteiles befindet. Das Tragteil bildet ebenfalls ein Innengewinde aus, welches aber einen zum Gewindedrehsinn des Innengewindes des Innengewindeteiles entgegengesetzten Gewindedrehsinn besitzt. In dieses Innengewinde des Tragteiles ist ein Außengewinde des Distanzteiles eingeschraubt. In einer Öffnung des Distanzteiles steckt ein Federelement, welches Federzungen ausbildet, die sich in reibschlüssige Anlage an die Gewindescheitel der Verbindungsschraube anlegen, wenn diese durch die Öffnung des Federelementes bzw. des Distanzteiles eingesteckt wird. Wird die Verbindungsschraube gedreht, so dreht sich ihr Außengewinde in das Innengewinde des Innengewindeteiles. Gleichzeitig wird das Distanzteil drehmitgeschleppt, bis eine Stirnseite des Distanzteiles, welche eine Anlagefläche ausbildet, gegen das zweite Bauteil stößt, um den Abstand zwischen den beiden Bauteilen zu überbrücken. Die Kappe ist derart drehfest mit dem Tragteil verbunden, dass sich das Innengewindeteil beim Einschrauben der Verbindungsschraube nicht mitdreht. Das fest in das Laminat oder die Kunststoffmasse eingebettete Tragteil dreht sich ebenfalls nicht mit. Das Tragteil bildet eine ringsumlaufende Schulter aus, gegen die eine Formwand eines Einspritzwerkzeuges treten kann. Diese Stufe bildet eine Ebene aus, die beim einlaminierten bzw. eingespritzten Tragteil mit der Oberfläche des ersten Bauteiles bündig abschließt. In axialer Richtung von dieser Stufe entfernt liegt das Befestigungsmittel, welches bevorzugt als ringsumlaufender Befestigungsbund mit radialer Verzahnung ausgebildet ist. Die als Spritzteil oder Tiefziehteil ausgebildete Kappe dichtet das Tragteil zum zweiten Bauteil hin ab, so dass kein Spritzguss oder Gussmasse in das Innere des Mutternteiles eintreten kann.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren, mit dem ein derartiges Mutternteil fest mit einem Leichtbauformteil verbunden werden kann. Handelt es sich bei dem Leichtbauformteil um ein Laminat, welches aus mehreren übereinanderliegenden Schichten besteht, die mittels eines Kunstharzes oder eines Klebers miteinander verbunden sind, so wird das Mutternteil im Zuge des Laminierens fest mit dem Formteil verbunden. Hierzu wird das Befestigungsmittel des Mutternteiles ein- bzw. umlaminiert. Handelt es sich bei dem Formteil um ein Gussteil, so ragt der Befestigungsabschnitt des Mutternteil, der das Befestigungsmittel aufweist, in die Gussform, so dass es umgossen wird. Handelt es sich bei dem Formteil um ein Spritzgussteil, so ragt dieser Befestigungsabschnitt in die Spritzgussform ein, so dass das Befestigungsmittel von der Spritzgussmasse umspritzt wird. Bei der Spritzgussmasse kann es sich um einen Kunststoff handeln. Es kann sich aber auch um ein Metall handeln, so dass das erfindungsgemäße Mutternteil auch in ein Zinkdruckgussteil eingeformt werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Mutternteiles,
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2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Mutternteiles,
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3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III, wobei das Mutternteil in ein erstes Bauteil eingebaut ist,
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4 den Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 3,
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5 eine zweite perspektivische Darstellung des Mutternteiles auf die Kappe,
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6 eine Explosionsdarstellung der Elemente des Mutternteiles,
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7 eine Darstellung gemäß 3, jedoch mit in das Mutternteil 3 eingesteckter Verbindungsschraube 5,
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8 eine Darstellung wie 7 jedoch mit bis in die Anlagestellung ausgespindeltem Distanzteil 4 und
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9 eine Darstellung gemäß 8, wobei die Verbindungsschraube 5 vollständig in das Innengewinde 13 eingeschraubt ist.
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Das Erfindungsgemäße Mutternteil 3 besteht aus einem Tragteil 9, welches aus Metall gefertigt ist. Das Tragteil 9 hat insgesamt die Form einer Hülse und besitzt ein linksgängiges Innengewinde 21. Auf einen oberen Rand des Tragteiles ist ein Transportsicherungsglied 18 aus Kunststoff aufgeklipst, von welchem Sperrzungen 23 nach oben, hin zu einem Sechskantabschnitt eines Distanzteiles 4 abragen.
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Auf der dem Distanzteil 4 gegenüberliegenden Seite bildet das Tragteil 9 eine Ausnehmung aus. Der Boden 9' der Ausnehmung bildet eine Stützfläche für eine Gegenstützfläche 12' eines Innengewindeteiles 6. Ein Sechskantabschnitt 12 des Innengewindeteiles 6 befindet sich in der Ausnehmung, die von einer einen kreisrunden Umriss aufweisenden Ausnehmungswand 24 umgeben ist.
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Auf Höhe der Ausnehmungswand 24 besitzt das Tragteil 9 einen radial bezogen auf das Innengewinde 21 nach außen abragenden Befestigungsbund 7. Der Befestigungsbund 7 besitzt eine Umrisskontur, die im Wesentlichen auf einer Kreisbogenlinie verläuft. Die Außenmantelfläche des Befestigungsbundes 7 bildet eine Riffelung bzw. eine Verzahnung 8 aus.
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Die sich zu der besagten Ausnehmung aufweitende, das Innengewinde 21 ausbildende Öffnung des Tragteiles 9 ist von einer Kappe 10 verschlossen. Die Kappe 10 kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein. Sie kann ein spritzgegossenes Teil oder ein Tiefziehteil sein. Die Kappe 10 besitzt einen nach außen gewölbten Boden 16, wobei sich der Tiefstpunkt der Auswölbung des Bodens 16 im Zentrum des Innengewindes 21 befindet.
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Eine Rastlippe 15 der Kappe 10 überfängt einen Rastkragen 14 des Tragteiles 9. Rastkragen 14 und Rastlippe 15 bilden ineinandergreifende Rastwülste aus. Die Rastlippe 15 bildet zusammen mit einem kreisringförmigen Außenrand der Kappe 10 eine Ringnut, in die der Rastkragen 14 eintaucht. Die auf einer Kreisbogenlinie verlaufende Außenwandung der Kappe 10 liegt reibschlüssig an der Ausnehmungswand 24 an, so dass die Kappe 10 drehgehemmt dem Tragteil 9 zugeordnet ist.
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Die Kappe 10 bildet eine Sechskantausnehmung 11 aus, zur Aufnahme des Sechskantabschnittes 12 des Innengewindeteils 6. Der Abstand der Mehrkantflächen der Sechskantöffnung 11 ist größer, als der Abstand der Mehrkantflächen des Sechskantabschnittes 12, so dass sich zwischen den Mehrkantflächen ein Bewegungsspalt 25 ausbildet. Zufolge dieses Bewegungsspaltes 25 ist das Innengewindeteil 6 schwimmend gelagert. Dies hat zur Folge, dass sich die Lage des Innengewindeteiles 6 in Bezug auf das Tragteil 9 selbst finden kann, wenn die Verbindungsschraube 5 in das Innengewinde 13 des Innengewindeteiles 6 eingeschraubt wird.
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Das Innengewinde 13 erstreckt sich innerhalb eines zylinderförmigen Fortsatzes 26, der vom Sechskantabschnitt 12 in Richtung auf das Distanzteil 4 abragt. Der Zylinderfortsatz 26 bildet mit seiner Außenmantelwand eine Innenwandung eines Ringschlitzes aus, dessen Außenwandung das Innengewinde 21 des Tragteiles 9 ausbildet. In diesen Ringschlitz kann der Gewindeabschnitt des Distanzteiles 4 eingeschraubt werden. Dieser Gewindeabschnitt besitzt ein Außengewinde 22, welches in das Innengewinde 21 eingreift und eine durchmesservergrößerte Höhlung, in die im eingespindelten Zustand der Zylinderfortsatz 26 hineinragt.
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Oberhalb dieses durchmesservergrößerten Höhlungsabschnittes des Distanzteiles 4 befindet sich eine Lageröffnung für einen Federkörper 19, der radial einwärts gerichtete Federzungen 20 aufweist. Der Federkörper 19 ist drehfest und axialfest in seine Aufnahmeöffnung des Distanzteiles 4 eingesetzt und insbesondere eingeklipst.
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In dem in der 3 dargestellten vollständig eingespindelten Zustand des Distanzteiles 4 besitzt die Anlagefläche 4' ihren geringsten Abstand zum Befestigungsbund 7 bzw. zu einer Spritzwerkzeuganlagestufe 17 des Tragteiles 9. In diesem Zustand hemmen die Sperrzungen 23 des Transportsicherungsgliedes 18 die Drehbarkeit des Distanzteiles 4, indem Sie sich reibschlüssig an den Anlageabschnitt des Distanzteiles 4 anlegen.
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Die Verwendungsweise der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist die Folge:
Das Mutternteil 3 wird fest mit einem ersten Bauteil 1 verbunden. Bei dem Bauteil 1 kann es sich um ein Kunststofflaminatteil, ein Kunststoffspritzgussteil oder ein Gussteil, insbesondere aus Kunststoff oder Metall handeln. Das Mutterteil 3 wird im zusammengebauten Zustand, wie ihn die 1, 2 und 5 zeigen, mit einem nicht dargestellten Haltewerkzeug gehalten. Die richtige Position des Haltewerkzeuges wird durch die Ringstufe 17 definiert, die sich bezogen auf die Lage des Distanzteiles 4 oberhalb des Befestigungsbundes 7 und mit Abstand zum Befestigungsbund 7 befindet. Bei dem Haltewerkzeug kann es sich um einen Abschnitt einer Gussform, insbesondere Spritzgussform, handeln. Der von der Kappe 10 verschlossene, das Befestigungsglied 7 aufweisende Abschnitt des Mutterteiles 3 ragt in die Formhöhlung hinein. Beim anschließenden Spritzgussschritt wird dieser Abschnitt bis zur Stufe 17 hin mit Kunststoff umspritzt. Die Kunststoffmasse legt sich um den Befestigungsbund 7 und in die Zahnlücke der Verzahnung 8 hinein. Nach dem anschließenden Öffnen der Form wird das Werkstück und das fest mit diesem verbundene Mutternteil 3 freigegeben. Beim fertigen Werkstück geht die Stufe 17 bündig in die Oberfläche des ersten Bauteiles 1 über. Der Befestigungsbund 7 ist vollständig im Material des ersten Bauteiles 1 eingegossen. Das Mutternteil 3 ist axialfest und drehfest mit dem ersten Bauteil 1 verbunden. Es ist nur durch eine Zerstörung des ersten Bauteiles 1 vom ersten Bauteil trennbar.
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Die das erste Bauteil ausbildende fließfähige und nach dem Formen erstarrende Masse kann auch ein Gussteil formen. Bei dem Herstellverfahren eines derartigen Bauteiles wird das Mutternteil an der Gussform befestigt. Es kann dabei durch eine Öffnung der Gussform in deren Inneres hineinragen, wobei im Wesentlichen nur der den Befestigungsbund 7 aufweisende Befestigungsabschnitt des Mutternteiles in die Gussform hineinragt. Bei dem anschließenden Einfüllen der Vergussmasse in die Gussform wird der Befestigungsabschnitt des Mutternteiles vollständig von der Vergussmasse umgeben.
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Das Mutternteil 3 ist aber auch geeignet, mit einem durch Laminieren gefertigtes Formteil fest verbunden zu werden.
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Die einzelnen Schichten des Laminates werden nacheinander übereinandergelegt, wobei der Befestigungsbund 7 von den Laminatschichten eingebettet wird. Nach dem Aushärten des fließfähigen Materiales, bspw. des die Laminatschichten miteinander verbindenden Kunstharzes, ist das Tragteil des Mutternteiles 3 drehfest und axialfest mit dem ersten Bauteil 1 derart verbunden, dass eine Trennung die Zerstörung des ersten Bauteiles 1 erfordert.
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Die Kappe 10 stellt sicher, dass kein fließfähiges Material beim Fertigen des ersten Bauteiles 1 in die Öffnung des Tragteiles 9 und insbesondere nicht in das Innengewinde 13 eintreten kann.
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Das zuvor beschriebene erste Bauteil kann ein sogenanntes Organoblech für die Leichtbauweise sein. Derartige Bleche werden insbesondere in der Automobilfertigung als Substitut für Stahlbleche oder Aluminiumbleche verwendet. Um ein derartiges Bauteil mit einem zweiten Bauteil zu verbinden, wobei das zweite Bauteil 2 einen toleranzbehafteten Abstand A vom ersten Bauteil 1 besitzt, wird eine Verbindungsschraube 5 verwendet, die durch eine Schraubeneinstecköffnung des zweiten Bauteiles 2 eingesteckt wird. Die Schraubeneinstecköffnung fluchtet im Wesentlichen mit der Öffnung des Distanzteiles 4, welche von der Öffnung des Federkörpers 19 gebildet wird. Die Verbindungsschraube 5 wird zwischen die beiden Federzungen 20 geschoben, die sich dabei geringfügig voneinander wegspreizen. Die Verbindungsschraube 5 wird soweit in das Mutternteil 3 eingeschoben, bis das Ende ihres Gewindeabschnittes gegen den äußeren Gewindegang des Innengewindes 13 stößt. Ein leichter Achsversatz zwischen dem Innengewinde 13 und der Verbindungsschraube 5 kann durch die schwimmende Lagerung des Innengewindeteiles 6 innerhalb des Mutternteiles 3 ausgeglichen werden.
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Ausgehend von der in 7 dargestellten Betriebsstellung erfolgt die Befestigung durch Drehen der Verbindungsschraube 5, wobei sich das Außengewinde der Verbindungsschraube 5 in das Innengewinde 13 einschraubt. Einhergehend mit der Drehbewegung der Verbindungsschraube 5 wird das Distanzteil 4 drehmitgeschleppt. Da es sich bei den Gewinden 21, 22 um linksgängige Gewinde und bei den Gewinden der Verbindungsschraube 5 und Innengewinde 13 um rechtsgängige Gewinde handelt, wird das Distanzelement 4 beim Einschrauben der Verbindungsschraube 5 entgegengesetzt zur Einschraubrichtung in Richtung auf das zweite Bauteil 2 verlagert. Dabei gleiten die Federzungen 20 über die Gewindescheitel des Außengewindes der Verbindungsschraube 5.
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Das Distanzteil 4 wird solange mitgeschleppt, bis seine Anlagefläche 4' an das zweite Bauteil 2 anstößt. Ab dann dreht sich nur noch die Verbindungsschraube 5 in das Innengewinde 13, bis ihr Kopf gegen das zweite Bauteil 2 stößt.
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Zufolge der Wölbung des Bodens 16 der Kappe 10 ist ein ausreichend langes Innengewinde 13 gegeben.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Bauteil
- 2
- zweites Bauteil
- 3
- Mutternteil
- 4
- Distanzteil
- 4'
- Anlagefläche
- 5
- Verbindungsschraube
- 6
- Innengewindeteil
- 7
- Befestigungsbund
- 8
- Verzahnung
- 9
- Tragteil
- 9'
- Stützfläche
- 10
- Kappe
- 11
- Sechskantöffnung
- 12
- Sechskantabschnitt
- 12'
- Stützfläche
- 13
- Innengewinde
- 14
- Rastkragen
- 15
- Rastlippe
- 16
- Boden
- 17
- Stufe
- 18
- Transportsicherungsglied
- 19
- Federkörper
- 20
- Federzungen
- 21
- Innengewinde
- 22
- Außengewinde
- 23
- Sperrzungen
- 24
- Ausnehmungswandung
- 25
- Spalt
- 26
- Zylinderfortsatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3436166 A1 [0002]
- DE 3436166 [0003]
- DE 10034968 A1 [0004]
- DE 19910511 A1 [0005]
- DE 10004697 A1 [0006]
