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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungsmittel, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Befestigungsmittel,
die während eines Montageprozesses ein Toleranz ausgleichendes
Ausrichten von Bauteilverbindungen zulassen, sind hinlänglich
bekannt. Derartige Befestigungsmittel werden auch zur lagegenauen
Positionierung von Karosseriebauteilen und zur Einstellung von Spaltmaßen
benachbarter Außenhautbauteile an Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Die
DE 10 2005
051 662 A1 zeigt ein solches Befestigungsmittel. Es umfasst
eine Bundschraube als Verbindungselement, einen Anbauabschnitt als
Teil eines Führungselementes mit einer Schraubendurchgangsöffnung
und einen als Tragabschnitt ausgebildeten Bereich eines Tragstrukturbauteils,
an welchem der Anbauabschnitt mittels der Bundschraube befestigt
ist. Zur Montage wird die Bundschraube zunächst mit Radialspiel
durch die Schraubendurchgangsöffnung gesteckt und dann
in ein Gewinde des Tragabschnitts eingeschraubt. Der Schraubenbund übernimmt
dabei die Funktion eines Niederhalters, welcher den Anbauabschnitt
im Einbauzustand fest gegen den Tragabschnitt drückt. Die Gewindeflanken
der Bundschraube wirken als Klemmelemente. Sie stützen
die im Einbauzustand vollständig eingeschraubte Bundschraube
entgegen ihrer Fügerichtung im Gewinde ab. Bei nur lose
eingeschraubter Bundschraube lässt das Radialspiel ein Ausrichten
des Anbauabschnitts gegenüber dem Tragabschnitt quer zur
Fügerichtung zu. Auf diese Weise sind zur lagegenauen Positionierung
beider Abschnitte zueinander Fertigungstoleranzen am Tragabschnitt
und am Anbauabschnitt sowie Form- und Lagetoleranzen der Schraubendurchgangsöffnung noch
während eines Montagevorgangs kompensierbar. Nachteilig
wirkt sich bei dem hier vorgeschlagenen Befestigungsmittel aus,
dass die Bundschraube als Verbindungselement dem Montageprozess
separat zugeführt muss. Der entsprechende Logistikaufwand
verteuert den Produktionsprozess. Außerdem muss das Verbindungselement
händisch durch einen Monteur oder mit Hilfe aufwendiger
Positionierungshilfsmittel in einer Montageposition fixiert werden, während
gleichzeitig der Anbauabschnitt gegenüber dem Tragabschnitt
auszurichten ist. Dieser komplexe Arbeitsvorgang verlangsamt und
verteuert den Montageprozess zusätzlich.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Befestigungsmittel der
eingangs genannten Art anzugeben, das im Hinblick auf einen rationellen
und kostengünstigen Montageprozess weiter verbessert ist.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Befestigungsmittel mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Es umfasst ein Verbindungselement
und einen Anbauabschnitt mit einer Durchgangsöffnung, durch
welche das Verbindungselement zunächst in seiner Fügerichtung
mit Radialspiel steckbar ist. Ferner weist das Befestigungsmittel
einen Tragabschnitt mit einer Aufnahmeöffnung auf, in welche
das Verbindungselement in Folge im Wesentlichen formschlüssig
einsteckbar und/oder einschraubbar ist. Das Verbindungselement umfasst
einen Niederhalter, welcher den Anbauabschnitt im Einbauzustand
fest gegen den Tragabschnitt drückt und ein Klemmelement,
welches das im Einbauzustand betriebsfest eingefügte Verbindungselement
entgegen der Fügerichtung in der Aufnahmeöffnung
abstützt. Als ”betriebsfest eingefügt” gilt
das Verbindungselement im Rahmen der vorliegenden Druckschrift insbesondere dann,
wenn dieses mindestens so fest in die Aufnahmeöffnung eingefügt
ist, dass unter Einwirkung betiebsüblicher Kräfte
ein Verschieben und/oder Verdrehen des Tragabschnitt gegenüber
dem Anbauabschnitt im Wesentlichen ausbleibt. Das Radialspiel lässt
bei nur lose in die Aufnahmeöffnung eingestecktem und/oder
eingeschraubtem Verbindungselement ein Ausrichten des Anbauabschnitts
gegenüber dem Tragabschnitt quer zur Fügerichtung
zu. Das Verbindungselement ist als Spannbolzen, als Bundschraube,
als Clip, als Spreizniet, als Gewindestift mit einer Schraubmutter
auf der dem Trababschnitt abgewandten Seite oder dergleichen ausgestaltbar.
Weiterhin ist eine Montagehalterung vorgesehen, durch welche das
Verbindungselement in lose eingefügtem Zustand in einer
gewünschten Position am Anbauabschnitt vorfixierbar ist.
Dabei ist das Verbindungselement beispielsweise als Kunststoffschraube
und die Montagehalterung als daran angespritzter Kunststoffsteg
realisierbar, welcher die Kunststoffschraube mit dem Anbauabschnitt
verbindet. Vorteil des vorschlagsgemäßen Befestigungsmittels
ist insbesondere, dass am Montageort keine separate Bestückung
mit Verbindungselementen notwendig ist. Der dazu sonst übliche,
kostenintensive Logistikprozess kann auf diese Weise entfallen.
Ein zeitaufwändiges manuelles Positionieren des Verbindungselementes durch
einen Monteur kann mit Hilfe des vorgeschlagenen Befestigungsmittels
ebenfalls vermieden werden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Befestigungsmittels gemäß Anspruch
2 liegt darin, dass die Montagehalterung benachbart zur Durchgangsöffnung
auf der dem Tragabschnitt abgewandten Seite des Anbauabschnitts
angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ist geeignet, ein üblicherweise
erforderliches, manuelles Greifen und Positionieren des Verbindungselements
am Tragabschnitt zu erübrigen. Auch teure Positionierungshilfsmittel
sind mit dieser Einrichtung ersetzbar. Die Komplexität
des Montagevorgangs ist durch den Einsatz dieser Ausgestaltung des
Befestigungsmittels maßgeblich reduzierbar. Bei einer Variante
dieser Ausführungsform weist die Montagehalterung eine
Klemmvorrichtung auf, durch welche das Verbindungselement in einer
gewünschten Position fixierbar ist. So kann die Montagehalterung
beispielsweise als Kunststoffring oder Gummimanschette mit einer
Durchgangsöffnung ausgestaltet sein, in welche eine Schraube
als Verbindungselement steckbar und auf diese Weise zur Montage vorhaltbar
ist. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsvariante ist insbesondere,
dass für die Montagehalterung und das Verbindungselement
kostenoptimiert unterschiedliche Materialien wählbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des Befestigungsmittels gemäß Anspruch
3 ist vorgesehen, dass das Verbindungselement in der Montagehalterung
mit seiner Mittellängsachse im Wesentlichen in Fügerichtung
orientiert fixierbar ist. Diese Anordnung vereinfacht einen Fügevorgang,
da das Verbindungselement durch ein einfaches, in Fügerichtung
gesehen geradliniges Andrücken mittels eines Fügewerkzeugs,
wie beispielsweise eines pneumatischen Schraubendrehers, in Richtung
der Aufnahmeöffnung des Tragabschnitts bewegbar ist. Eine
solche Vorausrichtung mittels der Montagehalterung erübrigt
oder erleichtert zumindest ein Ausrichten des Verbindungselements
während des Montageprozesses, wodurch dieser maßgeblich
verkürzbar ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Befestigungsmittels
gemäß Anspruch 4 ist die Montagehalterung über
mindestens ein trennbares und/oder lösbares Haltemittel
mit dem Anbauabschnitt verbunden ist. Ein solches Haltemittel ist
beispielsweise als Filmscharnier oder Anspritzssteg realisierbar.
Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn der Anbauabschnitt, das Haltemittel und die Montagehalterung
aus einem Kunststoffmaterial bestehen, da diese drei Komponenten
dann beispielsweise in einem einzigen Spritzvorgang herstellbar
sind.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Befestigungsmittels
gemäß Anspruch 5 ist ein Verbindungshilfsmittel – insbesondere
eine Unterlegscheibe – an der Montagehalterung in einer
gewünschten Position vorfixierbar. Diese Ausgestaltung erlaubt – beispielsweise
bei Benutzung einer Bundkopfschraube als Verbindungselement und
einer Unterlegscheibe als Verbindungshilfsmittel – eine
reduzierte Flächenpressung zwischen dem als Niederhalter
wirkenden Schraubenbund und dem Anbauabschnitt. Vorteilhaft ist
hierbei vor allem, dass am Montageort keine separate Bestückung
mit Verbindungshilfsmitteln notwendig ist. Der dazu sonst übliche, kostenintensive
Logistikprozess sowie ein händisches Positionieren des
Verbindungshilfsmittels am Montageort können auf diese
Weise entfallen, da das Verbindungshilfsmittel bereits vormontiert
am Anbauabschnitt vorhaltbar ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Befestigungsmittels gemäß Anspruch
6 liegt darin, dass die Haltemittel während eines Fügens
des Verbindungselementes in die Aufnahmeöffnung trennbar und/oder
lösbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Niederhalter
des Verbindungselements beim Fügen eine Kraft auf das Haltemittel
ausübt und dieses derart relativ zum Anbauabschnitt bewegt,
dass Anbauabschnitt und das Haltemittel durch teilweise oder ganz
voneinander getrennt werden. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante
ist insbesondere, dass das Haltermittel und das Verbindungselement
durch ein solches Lösen während des Montagevorgangs
gegenüber dem Anbauabschnitt relativverschiebbar und dadurch
ausrichtbar sind. Durch eine solche Relativverschiebung sind Form-
und Lagetoleranzen zwischen dem Trag- und dem Anbauabschnitt in
einem Arbeitsgang mit dem Fügen des Verbindungselements
kompensierbar.
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Bei
einer weiteren Ausführungsvariante des Befestigungsmittels
gemäß Anspruch 7 weist das Verbindungselement
an seinem in Einbaulage in Richtung des Trababschnitts weisenden
Ende eine kegel- oder pyramidenförmige Verjüngung
in Fügerichtung auf. Mögliche Ausführungsformen
sind beispielsweise eine Kegelspitze oder ein sich in Fügerichtung
verjüngendes Gewinde. Die Verjüngung vereinfacht
bei quer zur Fügerichtung gegenüber der Aufnahmeöffnung
leicht versetzt positioniertem Verbindungselement dessen Einfügen
in die Aufnahmeöffnung.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Befestigungsmittels
gemäß Anspruch 8 weist der Tragabschnitt im Anschluss
an die Aufnahmeöffnung zum Anbauabschnitt hin eine trichterförmige
Aufweitung auf. Auch diese Ausführungsform vereinfacht
bei versetzt zur Aufnahmeöffnung positioniertem Verbindungselement
dessen Einfügen in die Aufnahmeöffnung. Eine solche
Trichterform führt das Verbindungselement an der dem Anbauabschnitt
zugewandten Seite des Tragbauteils in die Aufnahmeöffnung.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Kraftfahrzeug mit
einem Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
8 vorgeschlagen. Die zum vorschlagsgemäßen Befestigungsmittel
beschriebenen Vorteile ergeben sich ebenfalls sinngemäß auch für
das Kraftfahrzeug.
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Ferner
wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Montage des
Befestigungsmittels gemäß einem der Ansprüche
1 bis 8 vorgeschlagen. Dabei wird ein Anbauabschnitt zunächst
an einem Tragabschnitt mit einer Durchgangöffnung in etwa
zu einer Aufnahmeöffnung fluchtend vorpositioniert. Im
Anschluss wird ein Verbindungselement durch eine Durchgangsöffnung
in die Aufnahmeöffnung soweit eingefügt wird,
bis der Anbauabschnitt lose am Tragabschnitt anliegt. Daraufhin
wird der Anbauabschnitt gegenüber dem Tragabschnitt fertig
positioniert. In Folge wird das Verbindungselement betriebsfest
in dessen Einbauposition eingefügt. Vor dem Vorpositionieren
des Anbauabschnitts am Tragabschnitt wird das Verbindungselement
in einer Montagehalterung vorfixiert. Ein Vorteil des vorschlagsgemäßen
Verfahrens ist insbesondere, dass am Montageort keine separate Bestückung
mit Verbindungselementen notwendig ist. Das vorgeschlagene Verfahren
erübrigt darüber hinaus ein zeitaufwändiges
manuelles Positionieren des Verbindungselementes durch einen Montagearbeiter.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des Befestigungsmittels, des Fahrzeugs
und des Verfahrens zur Montage des Befestigungsmittels ergeben sich
aus Kombinationen der aus den Unteransprüchen, der Zeichnung
sowie der zugehörigen Figurenbeschreibung hervorgehenden
Merkmale.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Dabei zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung einen vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs
mit Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen
Befestigungsmittels,
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2 eine
Schnittdarstellung eines der Befestigungsmittel gemäß 1 in
unbefestigtem Zustand und
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3 eine
Schnittdarstellung des Befestigungsmittels gemäß 2 in
befestigtem Einbauzustand.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung einen Teil eines Frontmoduls eines
hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs mit einem
Schlossquerträger 15 und einem Grundquerträger 17,
wobei der Grundquerträger 17 über Befestigungsmittel 2 und 2a an
dem Schlossquerträger 15 befestigt ist. Im dargestellten
Koordinatensystem zeigt die x-Richtung in Fahrzeuglängsrichtung
des Kraftfahrzeugs, die y-Richtung zeigt in Fahrzeugquerrichtung
und die z-Richtung weist in Fahrzeughochrichtung.
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung des Befestigungsmittels 2 gemäß 1.
x-, y-, und z-Richtung sind analog 1 ausgerichtet.
Das Befestigungsmittel 2 ist hier in einem unbefestigtem
Zustand dargestellt. Es umfasst einen Anbauabschnitt 10 mit einer
sich parallel zur x-y-Ebene erstreckenden Flanschfläche 11,
einen hieran flächig anliegenden Tragabschnitt 6 und
ein Verbindungselement 4. Dabei bilden der Anbauabschnitt 10 einen
in Einbaulage zum Verbindungselement 4 benachbarten Teilabschnitt
des Grundquerträgers 17 und der Tragabschnitt 6 einen
Teilbereich des Schlossquerträgers 15. Das Verbindungselement 4 ist
als Bundschraube mit in z-Richtung ausgerichteter Mittellängsachse und
einem als Schraubenbund auf seiner dem Tragabschnitt 6 abgewandten
Seite ausgeformten Niederhalters 7 ausgebildet. Die Flanken
eines Außengewindes an der Mantelfläche des Verbindungselementes 4 bilden
ein Klemmelement 5. Eine über als Sollbruchstellen
ausgelegte, stegartige Haltemittel 18 mit dem Anbauabschnitt 10 fest
verbundene Montagehalterung 14 umfasst eine Klemmeinrichtung 16 in
Form eines zylindrischen Durchbruchs in z-Richtung, wobei die Montagehalterung 14 durch
einen im Profilschnitt in etwa rechteckigen Freiraum 30 vom Anbauabschnitt 10 getrennt
ist. Das Verbindungselement 4 ist von der Klemmeinrichtung 16 radial
umschlossen und in z-Richtung reibschlüssig fixiert. Unter
Aufbringung einer Fügekraft F ist es in Richtung des Tragabschnitts 6 verschiebbar.
Es durchragt mit seinem in Richtung des Tragabschnitts 6 weisenden und
als Kegelspitze 28 ausgestalteten Ende mit einem Radialspiel
R eine Durchgangsöffnung 24 des Anbauabschnitts 10.
Der Tragabschnitt 6 umfasst eine Durchgangsöffnung 12 mit
einer Aufnahmeöffnung 8, deren Mittellängsachse
in etwa mit derjenigen des Verbindungselements 4 fluchtet.
Die Aufnahmeöffnung 8 ist als zum Außengewinde
des Verbindungselements 4 korrespondierendes Innengewinde ausgestaltet.
Auf der seiner dem Anbauabschnitt 10 zugewandten Seite
der Durchgangsöffnung 12 geht dieses Innengewinde
in eine zum Verbindungselement 4 hin trichterförmig
geöffnete Anlauffläche 26 über.
Koaxial angeordnet zum Verbindungselement 4 ist ferner
ein als Unterlegscheibe ausgelegtes Verbindungshilfsmittel 20 über
zwei Rasthaken 22 an der Montagehalterung arretiert.
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Das
Verbindungselement 4 ist in 2 in einer
zur Montage in der Klemmeinrichtung 16 der Montagehalterung 14 vorfixierten
Position dargestellt. Die gezeigte Anordnung ermöglicht
ein Ausrichten des Anbauabschnitts 10 gegenüber
dem Tragabschnitt 6 quer zur z-Richtung, ohne dass das
Verbindungselement 4 dazu manuell oder in einer separaten
Halterung positioniert werden muss. Die Mittellängsachse
des Verbindungselements 4 ist dabei bereits in Fügerichtung
senkrecht zur Flanschfläche 11 ausgerichtet. Durch
Aufbringen der Fügekraft F und unter Überwindung
eines Reibschlusses zwischen dem Verbindungselement 4 und
der Montagehalterung 14 ist das Verbindungselement 4 in
Richtung der Aufnahmeöffnung 8 bewegbar. Ein möglicher
Versatz der Mittellängsachse des Verbindungselementes 4 gegenüber
der Aufnahmeöffnung 8 ist dabei durch ein Abgleiten
der Kegelspitze 28 an der Anlauffläche 26 und
ein dadurch bedingtes Führen des Verbindungselements 4 in
Richtung der Aufnahmeöffnung ausgleichbar. Das als Bundschraube
ausgeführte Verbindungselement ist nach Erreichen der als
Innengewinde realisierten Aufnahmeöffnung 8 in
diese einschraubbar. Durch ein Einschrauben in die Aufnahmeöffnung 8 ist
das Verbindungselement 4 weiter in Richtung des Tragabschnitts 6 bewegbar
bis der Niederhalter 7 zunächst die dem Tragabschnitt 8 abgewendete
Oberfläche des Verbindungshilfsmittels 20 erreicht.
Durch ein weiteres Einschrauben und einen daraus resultierenden
Druck des Niederhalters 7 auf die Montagehalterung 14 sind
die stegartigen und als Sollbruchstellen ausgelegten Haltemittel 18 trennbar,
wodurch die Montagehalterung 14 in einen Freiraum 30 verlagerbar,
gegen den Anbauabschnitt 10 anpressbar und in endgültiger
Einbaulage befestigbar ist. Die Montagehalterung 14 ist
nach der Trennung der Haltemittel 18 quer zur z-Richtung
in eine optimale, gegenüber dem Verbindungselement 4 weitgehend
spannungsfreie Position verschiebbar. Das dargestellte Befestigungsmittel 2 erlaubt
also in einfacher Weise ein festes Verbinden des Anbauabschnitts 10 am
Tragabschnitt 6, bei dem keine separate Bestückung
mit Verbindungselementen notwendig ist. Fertigungstoleranzen und
ein üblicherweise notwendiges manuelles Justieren sind
ebenso wie durch Maßungenauigkeiten hervorgerufene Bauteilverspannungen
durch die vorschlagsgemäße Anordnung maßgeblich
reduzierbar.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung des Befestigungsmittels 2 gemäß 1 in
befestigtem Einbauzustand. x-, y-, und z-Richtung sind analog 1 ausgerichtet.
Das Verbindungselement 4 ist vollständig und fest
in die Aufnahmeöffnung 8 eingeschraubt. Beide
Haltemittel 18 sind getrennt und die Montagehalterung 14 ist
zwischen dem Niederhalter 7 und dem Anbauabschnitt 10 eingespannt.
Das in Form der Flanken des Außengewindes des Verbindungselementes 4 ausgebildete
Klemmelement 5 stützt das Verbindungselement 4 entgegen
dessen Fügerichtung im Innengewinde der Aufnahmeöffnung 8 ab. Das
Verbindungshilfsmittel 20 überträgt Klemmkräfte des
Niederhalters flächig über die Montagehalterung auf
einen Randbereich der Durchgangsöffnung 24.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0002]