DE102010023809A1

DE102010023809A1 - Verbindungselement zum verspannenden Verbinden zweier Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, Schraubverbindung und Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102010023809A1
Application number: DE102010023809A
Authority: DE
Inventors: Udo Mildner; Klaus Labbe
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement (1) zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile (100, 200), insbesondere Karosseriebauteile, mittels einer in das Verbindungselement (1) einschraubbaren Befestigungsschraube mit einem Ausgleichsteil (2) zum Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile (100, 200) zueinander, eine Aufnahme (3), in welcher das Ausgleichsteil (2) bewegbar gehalten ist, wobei die Aufnahme (3) eine Öffnung (4) aufweist, über welche das Ausgleichsteil (2) nach außen in Richtung zu einem der Bauteile (100, 200) bewegbar ist, und mit einem Flanschabschnitt (5), an welchem das andere der Bauteile (100, 200) fixierbar ist. Es ist vorgesehen, dass sich der Flanschabschnitt (5) im Wesentlichen bis an die Öffnung (4) erstreckt. Alternativ ist es vorgesehen, dass die Berandungsfläche (7') der Öffnung (4) gegenüber der Anlagefläche (6) des Flanschabschnittes (5) vertieft angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Schraubverbindung mit einem solchen Verbindungselement (1) sowie eine Fahrzeugkarosserie mit mehreren derartigen Schraubverbindungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, mittels einer in das Verbindungselement einschraubbaren Befestigungsschraube mit einem Ausgleichsteil zum Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander, einer Aufnahme, in welcher das Ausgleichsteil bewegbar gehalten ist, wobei die Aufnahme eine Öffnung aufweist, über welche das Ausgleichsteil nach außen in Richtung zu einem der Bauteile bewegbar ist, und mit einem Flanschabschnitt, an welchem das andere der Bauteile fixierbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Schraubverbindung zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, unter Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander. Auch betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkarosserie mit mehreren Schraubverbindungen.
Verbindungselemente der hier angesprochenen Art kommen üblicherweise zum Einsatz, um beispielsweise einen Kotflügel an der Karosserie eines Fahrzeuges zu montieren. Der Kotfügel wird dazu gewöhnlich an ein Halterelement befestigt, welches an der Karosserie fixiert wird. Die Halterelemente ermöglichen eine flexible Montage des Kotflügels, da die Halterelemente an unterschiedlichen Bauteilen und in unterschiedlichen Zusammenbau-Reihenfolgen an der Karosserie befestigt werden können.
Zusammenbau-Reihenfolgen an der Karosserie befestigt werden können.
Aufgrund des flexiblen Einsatzes der Halterelemente ergeben sich häufig unterschiedliche Toleranzen im Abstand des Halterelementes gegenüber dem Karosserieabschnitt, an welchem das Halterelement zu befestigen ist. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der Fugen- und Spaltmaße sowie den Konturübergängen zwischen dem zu befestigenden Teil und der Karosserie, wie beispielsweise zwischen dem Kotflügel und der Fahrzeugtür oder zwischen dem Kotflügel und der Motorhaube eines Fahrzeuges. Durch die fertigungs- und/oder montagebedingten Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander war es bisher häufig notwendig, einen zusätzlichen Nacharbeitungsvorgang vorzunehmen.
Mittels eines Verbindungselementes der hier angesprochenen Art können derartige fertigungs- und/oder montagebedingte Toleranzen im Abstand zwischen den beiden miteinander zu befestigenden Bauteilen ausgeglichen werden. Dazu weist das Verbindungselement ein Ausgleichsteil auf, welches in einer Aufnahme des Verbindungselementes bewegbar gehalten ist. Das Verbindungselement weist ferner einen Flanschabschnitt auf, an welchem eines der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile fixierbar ist. Wenn das Verbindungselement an dieses Bauteil fixiert ist, kann durch das Ausgleichsteil eine vorliegende Toleranz im Abstand des Bauteils zu dem anderen damit zu verbindenden Bauteil ausgeglichen werden, indem das Ausgleichsteil nach außen in Richtung zu dem anderen Bauteil bis zur Anlage an das andere Bauteil bewegt wird. Dabei wird die Verbindung der Bauteile zueinander dadurch erreicht, dass in das Verbindungselement eine Befestigungsschraube unter Zwischenschaltung der beiden Bauteile eingeschraubt wird.
Aus der DE 42 24 575 A1 ist ein derartiges Verbindungselement bereits bekannt. Der Flanschabschnitt dieses Verbindungselementes ist als Clipselement ausgebildet, sodass das Verbindungselement an eines der Bauteile durch Einclipsen fixiert wird.
Ein anderes Verbindungselement ist aus der DE 10 2004 021 483 A1 bekannt. Dieses Verbindungselement ist als Schweißbauteil ausgebildet und wird mit seinem Flanschabschnitt an eines Bauteile angeschweißt.
Bei den bekannten Verbindungselementen ragt ein Teil der Aufnahme für das Ausgleichsteil durch die Öffnung des einen Bauteils hindurch, an welches das Verbindungselement mittels Schweißen oder Clipsen fixiert wird. Dadurch wird der Abstand der Bauteile zueinander bereits durch den hindurch ragenden Teil der Aufnahme bestimmt. Durch die bekannten Verbindungselemente ergibt sich somit im eingebauten Zustand der beiden Bauteile eine relativ große Bauhöhe.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement mit den eingangs genannten Merkmalen vorzuschlagen, durch welches Anbauteile im Karosserierohbau platz- und raumsparend verbaut werden können. Ferner sollen eine entsprechende Schraubverbindung zum verspannenden Verbinden eines Anbauteils an den Karosserierohbau und eine dafür geeignete Fahrzeugkarosserie vorgeschlagen werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verbindungselement vorgeschlagen, welches die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Ferner wird ein Verbindungselement vorgeschlagen, welches die in Anspruch 3 genannten Merkmale aufweist. Weiterhin wird eine Schraubverbindung zum verspannenden Verbinden zweier Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und eine Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Anspruchs 15 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement ist zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, mittels einer in das Verbindungselement einschraubbaren Befestigungsschraube geeignet. Das Verbindungselement weist ein Ausgleichsteil zum Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander auf. Das Verbindungselement weist ferner eine Aufnahme auf, in welcher das Ausgleichsteil bewegbar gehalten ist, wobei die Aufnahme eine Öffnung hat, über welche das Ausgleichsteil nach außen in Richtung zu einem der Bauteile bewegbar ist. Weiterhin weist das Verbindungselement einen Flanschabschnitt auf, an welchem das andere der Bauteile fixierbar ist. Der Flanschabschnitt kann als Schweißflansch, Klemm-, Rast- oder Clipsflansch ausgebildet sein. Auch kann das Verbindungselement über den Flanschabschnitt an das betreffende Bauteil angeklebt, vernietet und/oder geclincht werden.
Mittels des Verbindungselementes sind Bauteile beliebiger Art miteinander verbindbar. Beispielsweise kann eines der Bauteile ein Karosseriebauteil oder die Karosserie selbst oder ein Rohbau der Karosserie sein. Das andere Bauteil kann ein Halterelement sein, an welchem wiederum ein Anbauteil für die Karosserie befestigt ist. Auch kann das andere Bauteil, welches mittels des Verbindungselements spannend verbunden wird, das Anbauteil selbst sein, wie beispielsweise ein Kotflügel, eine Motorhaube, ein Heckraumdeckel, ein Scharnier oder dergleichen.
Erfindungsgemäß ist es nach dem Anspruch 1 vorgesehen, dass sich der Flanschabschnitt des Verbindungselementes im Wesentlichen bis an die Öffnung der Aufnahme erstreckt.
Durch diese Maßnahme ist ein Verbinden der Bauteile miteinander mit einem Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander in platz- und raumsparender Weise möglich. Denn im Gegensatz zu den bekannten Verbindungselementen, deren Aufnahme für das Ausgleichsteil sich in den Abstand zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen hinein erstreckt, ist bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement nach dem Anspruch 1 eine derartige aufbauende Gestaltung im Abstand zwischen den Bauteilen vermieden, da sich bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement der Flanschabschnitt im Wesentlichen bis an die Öffnung der Aufnahme erstreckt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung oder einem unabhängigem Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Anlagefläche des Flanschabschnittes und die Berandungsfläche der Öffnung zueinander im Wesentlichen fluchten. Indem also die äußere Berandungsfläche der Öffnung und die Anlagefläche des Flanschabschnittes, gegen welche der Flanschabschnitt an eines der Bauteile zum Fixieren angelegt wird, im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen, können die miteinander zu verbindenden Bauteile im geringstem Abstand zueinander gegeneinander verschraubt werden.
Erfindungsgemäß ist es nach dem Anspruch 3 vorgesehen, dass die Berandungsfläche der Öffnung gegenüber der Anlagefläche des Flanschabschnittes vertieft angeordnet ist.
Auch durch diese Maßnahme ist ein Verbinden der Bauteile miteinander mit einem Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander in platz- und raumsparender Weise möglich. Denn im Gegensatz zu den bekannten Verbindungselementen, deren Aufnahme für das Ausgleichsteil sich in den Abstand zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen hinein erstreckt, ist bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement gemäß dem Anspruch 3 eine solche aufbauende Gestaltung im Abstand zwischen den Bauteilen sicher vermieden, da die Berandungsfläche der Öffnung gegenüber der Anlagefläche des Flanschabschnittes vertieft ist.
Durch das erfindungsgemäße Verbindungselement ist ein kompaktes Verbauen des einen Bauteils gegen das andere Bauteil ermöglicht. Es können die Bauteile in geringstem Abstand zueinander gehalten und mittels des Verbindungselementes und der Befestigungsschraube unter Ausgleich fertigungs- bzw. montagebedingter Toleranzen gegeneinander verspannt werden.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement bietet eine Qualitätsverbesserung beim Anbringen der Anbauteile an die Karosserie bzw. den Karosserierohbau. Durch den Toleranzausgleich im Abstand der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile können vorgegebene Fugen- und Spaltmaße eingehalten werden. Auch lassen sich die vorgegebenen Konturübergänge zwischen den beiden Bauteilen realisieren, sodass eine zusätzliche Nacharbeit zur Korrektur der fertigungs- und/oder montagebedingten Toleranzen erheblich reduziert bzw. weitgehend oder vollständig vermieden ist.
Durch das erfindungsgemäße Verbindungselement lassen sich insbesondere Halterelemente für Anbauteile, wie beispielsweise ein Kotflügel, eine Motorhaube, ein Heckraumdeckel oder ein Scharnier, an eine Karosserie bzw. einen Karosserierohbau anbringen und zugleich fertigungs- bzw. herstellungsbedingte Toleranzen im Abstand zwischen den Bauteilen zueinander vermeiden, sodass ein zusätzliches Teilehandling an der Fertigungslinie zur Fertigung der Karosserie vermieden ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Ausgleichsteil an einem Ende durch einen seitlich nach außen stehenden Abschnitt erweitert ist, welcher zum Toleranzausgleich in Wirkstellung mit einem der Bauteile tritt. Hierdurch ist an dem Ausgleichsteil die Anlagefläche gegenüber demjenigen Bauteil vergrößert, gegen welches das Ausgleichsteil unter Ausgleich fertigungs- bzw. herstellungsbedingter Toleranzen bewegt wird, bevor es zu einem Verspannen der beiden Bauteile gegeneinander mittels des Verbindungselementes und der Befestigungsschraube kommt. Der seitlich nach außen stehende Abschnitt kann beispielsweise ein Bund sein, wobei die Anlagefläche gegenüber dem Bauteil durch die Stirnseite des Bundes gebildet ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der Ausgangsstellung der nach außen stehende Abschnitt an dem Flanschabschnitt des Verbindungselementes anliegt. Dadurch ist trotz des nach außen stehenden Abschnittes bzw. Bundes, welcher nach außen die Öffnung der Aufnahme überragt, eine kleinstmögliche Bauhöhe im Abstand zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen realisiert.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung der seitlich nach außen stehende Abschnitt bzw. Bund eine Dicke in Schraubrichtung aufweist, welche kleiner als die Materialdicke des Bauteils ist oder im Wesentlichen der Materialdicke des Bauteils entspricht, das an dem Flanschabschnitt fixierbar ist. Hierdurch ragt der Bund bzw. der seitlich nach außen stehende Abschnitt noch nicht einmal in den Abstand zwischen den beiden zu überwindenden Bauteilen, wenn eines der Bauteile bereits am Flanschabschnitt fixiert ist. Insofern ist dadurch, trotz der großen Anlagefläche aufgrund des nach seitlich nach außen stehenden Abschnittes des Ausgleichsteils, ein Verbinden der beiden Bauteile unter Ausgleich von Toleranzen bei geringstmöglichem Abstand der Bauteile zueinander ermöglicht. Ein Verbinden der beiden Bauteile ist auch in der Ausgangsstellung des Ausgleichteils möglich. Die beiden Bauteile treten dann in Anlagekontakt zueinander, da das an dem Flanschabschnitt fixierte Bauteil durch seine Materialdicke den nach außen stehenden Abschnitt überragt bzw. der Materialdicke des Abschnittes im Wesentlichen entspricht.
Um eine optimale Anlagefläche zwischen dem Ausgleichsteil und dem mit dem Ausgleichsteil in Verbindung tretenden Bauteil zu erwirken, ist bevorzugt der seitlich nach außen stehende Abschnitt bzw. Bund umlaufend ausgebildet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Flanschabschnitt und die Aufnahme an einem Grundkörper des Verbindungselementes geformt sind, welcher insbesondere das Befestigungsgewinde für die Befestigungsschraube trägt. Es dadurch in einfacher und kostengünstiger Weise das Verbindungselement realisierbar, da der Grundkörper einteilig hergestellt ist und/oder aus einem Stück hergestellt werden kann.
Bevorzugt ist der Grundkörper ein schweißbares Bauteil, welches bevorzugt im Kaltfließpress- oder Warmpressverfahren hergestellt ist. Denkbar ist es ferner, dass der Grundkörper ein Kunststoffteil, insbesondere ein Spritzgussteil, ist.
Es bietet sich an, dass in Einschraubrichtung der Befestigungsschraube gesehen, das Befestigungsgewinde des Verbindungselementes zumindest teilweise nach der Aufnahme angeordnet ist.
Es bietet sich ferner an, dass die Mittelachse der Aufnahme mit der Mittelachse des das Befestigungsgewinde aufweisenden Gewindelochs zusammenfällt. Auf diese Weise lassen sich das Gewindeloch und die Aufnahme durch ein Durchgangsloch durch den Grundkörper bzw. das Verbindungselement bilden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Mitnehmer. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Einschrauben der Befestigungsschraube in das Verbindungselement durch die Einschraubbewegung der Befestigungsschraube das Ausgleichsteils mittels dieses Mitnehmers in eine Vorschubbewegung versetzt wird. Hierdurch findet selbsttätig ein Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile mittels des Ausgleichsteils im Zuge des Einschraubvorgangs der Befestigungsschraube in das erfindungsgemäße Verbindungselement statt. Dieser automatische Toleranzausgleich ist somit ohne zusätzlichen Montageaufwand beim Montieren des Verbindungselementes mit der Befestigungsschraube vorgenommen.
Beim Einschrauben der Befestigungsschraube in das Verbindungselement kann dabei der Mitnehmer an der Befestigungsschraube kraftschlüssig und/oder formschlüssig in Wirkstellung treten.
Es bietet sich ferner an, dass der Mitnehmer mit dem Ausgleichsteil stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist, insbesondere mit dem Ausgleichsteil drehfest verbunden ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verbindung zwischen Mitnehmer und Ausgleichsteil und/oder die Anbindungsfläche des Mitnehmers zur Befestigungsschraube bei Überschreiten eines vorgegebenen bzw. voreingestellten Drehmomentwertes als Rutschverbindung bzw. Rutschfläche wirkt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Ausgleichsteil durch die Schraubbewegung der Befestigungsschraube über den Mitnehmer in Richtung zu dem Bauteil bewegt wird, bis das Ausgleichsteil in Wirkstellung an das Bauteil gelangt und mit einem vorgegebenen Drehmoment gegen das Bauteil drückt. Gleichzeitig ist aufgrund des Durchrutschens ein Weiterdrehen der Befestigungsschraube bis in das Befestigungsgewinde des Verbindungselementes ermöglicht, um mittels des Befestigungsgewindes die Bauteile gegeneinander verspannend zu verbinden. Es ist dadurch ein vollständiger Toleranzausgleich mittels des Ausgleichsteils ermöglicht, bevor die Befestigungsschraube in das Befestigungsgewinde des Verbindungselementes eingeschraubt wird.
Der Mitnehmer kann ein Kunststoffteil sein. Bevorzugt ist der Mitnehmer in das Ausgleichsteil eingepresst. Auch ist es möglich, dass der Mitnehmer an dem Ausgleichsteil angeformt ist.
Bevorzugt ist das Ausgleichsteil ein im Kaltfließpressverfahren oder im Warmfließpressverfahren hergestelltes Bauteil. Denkbar ist es auch, dass das Ausgleichsteil ein Kunststoffteil ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Mitnehmer durch ein Federelement gebildet ist. Das Federelement kann durch ein Kunststoffelement und/oder ein metallisches Element bzw. ein Element aus Federstahl realisiert sein. In diesem Fall kommt es zu einer Übertragung der Drehbewegung beim Einschrauben der Befestigungsschraube auf das Ausgleichsteil durch eine sich entfaltende Federkraft des Federelementes. Auch bei dieser Ausgestaltung ist der Mitnehmer bevorzugt in das Ausgleichsteil eingepresst.
Es bietet sich an, dass das Ausgleichsteil in einem Gewinde der Aufnahme kämmt und durch Verdrehen relativ gegenüber der Aufnahme nach außen bewegbar ist. Dadurch kann das Ausgleichsteil auf technisch einfache Weise in eine Vorschubbewegung nach außen aus der Aufnahme heraus versetzt werden, wenn eine Drehbewegung ausgeführt wird. Es ist damit in besonders einfacher Weise die Drehbewegung beim Einschrauben der Befestigungsschraube nutzbar und umwandelbar in eine Vorschubbewegung des Ausgleichsteils mittels eines Mitnehmers der vorstehend beschriebenen Art.
Es bietet sich dabei an, dass das Gewinde der Aufnahme gegenüber dem mit der Befestigungsschraube in Wirkverbindung tretenden Befestigungsgewinde eine entgegengesetzte Drehrichtung hat. Dadurch wird das Ausgleichsteil entgegen der Schraubrichtung der Befestigungsschraube beim Einschrauben in das Verbindungselement nach außen aus der Öffnung zum Ausgleich fertigungs- bzw. herstellungsbedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile nach außen bewegt.
Selbstverständlich kann das Gewinde der Aufnahme gegenüber dem Befestigungsgewinde die gleiche Drehrichtung aufweisen. In diesem Fall wird das Ausgleichsteil beim Einschrauben der Befestigungsschraube in das Verbindungselement in die gleiche Richtung wie die Einschraubrichtung bewegt werden.
Weiterhin bietet es sich an, dass der Flanschabschnitt wenigstens einen Vorsprung oder eine Aufnahme aufweist, welcher bzw. welche zum Ausrichten des an dem Flanschabschnitt zu fixierenden Bauteils mit einer korrespondierenden Aufnahme oder Vorsprung des zu fixierenden Bauteils zusammenwirkt. Hierdurch kann eine Zentrierung des Verbindungselements zum Durchgangsloch in einem der Bauteile, insbesondere im Halterelement in besonders einfacher Weise vorgenommen werden, sodass Verbindungselement und Bauteil mit wenig Aufwand in die vorgegebene Position zueinander gebracht sind.
Die Erfindung umfasst auch eine Schraubverbindung zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, unter Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander. Die Schraubverbindung hat ein Verbindungselement der vorstehend beschriebenen Art und eine Befestigungsschraube, welche unter Zwischenschaltung der Bauteile in das Verbindungselement einschraubbar ist und dabei die beiden Bauteile verspannend miteinander verbindet.
Weiterhin umfasst die Erfindung eine Fahrzeugkarosserie mit wenigstens zwei Bauteilen und mehreren Schraubverbindungen der vorstehend beschriebenen Art, von denen wenigstens eine Schraubverbindung unter Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile zueinander die wenigstens zwei Bauteile miteinander verbindet, insbesondere verspannend verbindet.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform eines Verbindungselementes zum verspannenden Verbinden zweier Bauteile mittels einer in das Verbindungselement einschraubbaren Befestigungsschraube in einer Schnittdarstellung,
2 das Verbindungselement gemäß der 1 im Bereich des in der 1 mit ”x” gekennzeichneten Bereiches in Schnittdarstellung,
3 das Verbindungselement gemäß der 1 in einer perspektivischen Ansicht,
4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines Verbindungselementes zum verspannenden Verbinden zweier Bauteile mittels einer in das Verbindungselement einschraubbaren Befestigungsschraube in perspektivischer Ansicht und
5 das Verbindungselement gemäß der 4 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A in 4.
1 zeigt – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform eines Verbindungselementes 1 zum verspannenden Verbinden zweier Bauteile 100, 200 mittels einer in das Verbindungselement einschraubbaren (nicht dargestellten) Befestigungsschraube. Das Bauteil 100 ist bevorzugt ein Halterelement, welches an eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere an den Rohbau einer Fahrzeugkarosserie, vorzugsweise mittels Schweißen, befestigt werden kann und an welchem ein Anbauteil für die Karosserie, wie beispielsweise ein Kotflügel, eine Motorhaube, ein Heckraumdeckel oder ein Scharnierteil fixiert werden kann. Das Bauteil 200 stellt schematisch ein solches Anbauteil dar.
Das Verbindungselement 1 hat einen Flanschabschnitt 5, an welchem das Verbindungselement 1 mit einem der Bauteile 100, 200, vorzugsweise mit dem als Halterelement ausgebildeten Bauteil 100 fixierbar ist. Der Flanschabschnitt 5 ist bevorzugt als Schweißflansch ausgebildet, an welchem das Bauteil 100 vorzugsweise mittels Buckel- bzw. Widerstandsschweißen befestigt werden kann.
Zum Befestigen des Verbindungselementes 1 an dem Bauteil 100 ist das Verbindungselement 1 an diejenige Seite des Bauteils 100 anbringbar, welche dem anderen Bauteil 200 abgewandt ist.
Das andere Bauteil 200 ist in einem Abstand 15 von dem Bauteil 100 in demjenigen Bereich angeordnet, in welchem die Bauteile 100 und 200 miteinander zu verbinden sind. Das Bauteil 100 und das Bauteil 200 weisen in diesem Bereich jeweils ein Durchgangsloch 16, 17 auf, wobei das Durchgangsloch 17 des Bauteils 100 bevorzugt im Durchmesser größer als das Durchgangsloch 16 des Bauteils 200 ist.
Der Abstand 15 zwischen den Bauteilen 100, 200 kann ein durch fertigungs- und/oder montagebedingte Toleranzen entstandener Abstand sein. Um diesen Abstand 15 beim Verbinden der Bauteile 100 und 200 gegeneinander auszugleichen, weist das Verbindungselement 1 ein Ausgleichselement 2 auf, welches in einer Aufnahme 3 des Verbindungselementes 1 bewegbar gehalten ist. Die Aufnahme 3 weist eine Öffnung 4 auf, über welche das Ausgleichsteil 2 nach außen in Richtung zu dem Bauteil 200 bewegt werden kann, um den Abstand 15 zwischen dem Bauteil 200 und dem Bauteil 100 auszugleichen.
Bei dem Verbindungselement 1 ist diese Öffnung 4 unmittelbar an dem Flanschabschnitt 5 angeordnet, sodass sich der Flanschabschnitt 5 im Wesentlichen bis an die Öffnung 4 erstreckt. Der Flanschabschnitt 5 und die Öffnung 4 sind dabei zueinander in der Weise angeordnet, dass die mit dem Bauteil 100 in Wirkstellung tretende Anlagefläche 6 des Flanschabschnittes 5 und die äußere Berandungsfläche 7 der Öffnung 4 zueinander im Wesentlichen fluchten. Die Anlagefläche 6 und die Berandungsfläche 7 bilden somit eine im Wesentlichen ebene Begrenzungsfläche bzw. Abschlussfläche des Verbindungselementes 1, welche an derjenigen Seite des Bauteils 100 bei der Montage in Anlagestellung gebracht wird, welche zu dem Bauteil 200 abgewandt liegt.
Das Ausgleichsteil 2 hat an seinem einen Ende einen seitlich nach außen stehenden Abschnitt 8, insbesondere Bund, welcher zum Toleranzausgleich in Wirkstellung mit dem Bauteil 200 tritt. Der Bund 8 ist bevorzugt umlaufend ausgebildet und liegt in einer Ausgangsstellung des Ausgleichsteils 2 an dem Flanschabschnitt 5 an.
Indem das Verbindungselement 1 als abschließende Begrenzungsfläche gegenüber dem Bauteil 100 die Lagerfläche 6 des Flanschabschnitts 5 aufweist und der Bund 8 in der Ausgangsposition des Verbindungselementes 1 an der Anlagefläche 6 im Wesentlichen anliegt, ist in dieser Ausgangsposition des Verbindungselementes 1 eine Erstreckung in den Zwischenraum bzw. Abstand 15 zwischen Bauteil 100 und Bauteil 200 vermieden, sodass die Bauteile 100 und 200 zum verspannenden Verbinden im Wesentlichen aneinanderliegen können, sofern ein Toleranzausgleich mittels des Ausgleichsteils 2 nicht vorgenommen werden muss. Dadurch ist ein kompaktes Zusammenfügen der Bauteile 100 und 200 möglich.
Das Ausgleichsteil 2 weist einen Mitnehmer 11 auf, welcher vorzugsweise in das Ausgleichsteil 2 eingepresst ist. Mittels des Mitnehmers 11 ist beim Einschrauben der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube in das Verbindungselement 1 durch die Einschraubbewegung der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube das Ausgleichsteil 2 in eine Vorschubbewegung in Richtung zu dem Bauteil 200 versetzt. Dazu weist die Aufnahme 3 ein Gewinde 9 auf, in welchem das Ausgleichsteil 2 kämmt und durch eine Verdrehbewegung relativ gegenüber der Aufnahme 3 nach außen in Richtung zu dem Bauteil 200 bewegt werden kann.
Beim Einschraubvorgang der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube, welcher von dem Bauteil 200 ausgeht und in Richtung des Pfeiles 13 durchgeführt wird, erreicht der (nicht dargestellte) Gewindebolzen der Befestigungsschraube den Mitnehmer 11 und dreht sich in diesen Mitnehmer 11 hinein. Durch die Drehbewegung der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube wird über den Mitnehmer 11 das Ausgleichsteil 2 in eine Rotationsbewegung versetzt und durch das Gewinde 9 in der Aufnahme 3 in Richtung zu dem Bauteil 200 bewegt. Das Ausgleichsteil 2 wird im Zuge dieser Einschraubbewegung so weit nach außen in Richtung zu dem Bauteil 200 bewegt, bis es in Anlagekontakt mit dem Bauteil 200 gelangt. Durch das Weiterdrehen der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube in Schraubrichtung 13 gelangt die (nicht dargestellte) Befestigungsschraube in Eingriff mit dem Befestigungsgewinde 10 des Verbindungselementes 1, welches der Aufnahme 3 in Schraubrichtung 13 gesehen, nachgeschaltet ist. Durch das Weiterdrehen der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube bei einem bereits in Anlagekontakt gegenüber dem Bauteil 200 getretenen Ausgleichsteil 2 kommt es zu einem Durchrutschen der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube gegenüber dem Mitnehmer 11, sodass ein Weiterdrehen der (nicht dargestellten) Befestigungsschraube bis zu dem Befestigungsgewinde 10 ermöglicht ist.
Um das Verbindungselement 1 in besonders einfacher Weise herzustellen, ist es lediglich zweiteilig aufgebaut und besteht neben dem Ausgleichsteil 2 mit dem Mitnehmer 11 aus einem Grundkörper 12, an welchem bevorzugt der Flanschabschnitt 5 und die Aufnahme 3 angeformt sind. Ferner ist in dem Grundkörper 2 das Befestigungsgewinde 10 für die (nicht dargestellte) Befestigungsschraube eingeformt. Bevorzugt fällt die Mittelachse der Aufnahme 3 mit der Mittelachse 14 des Befestigungsgewindes 10 des Gewindelochs für die (nicht dargestellte) Befestigungsschraube zusammen.
2 zeigt einen Ausschnitt des Verbindungselementes 1 und den daran montierten Bauteilen 100, 200, welcher in 1 mit ”x” gekennzeichnet ist. Wie aus 2 anhand der gestrichelt gezeichneten Linie ersichtlich ist, weist der Bund bzw. der seitlich nach außen stehende Abschnitt 8 des Ausgleichsteils 2 eine Dicke auf, welche im Wesentlichen gleich oder kleiner als die Materialdicke S des Bauteils 100 ist. Durch das an den Flanschabschnitt 5 des Verbindungselementes 1 fixierte Bauteil 100 bzw. Halterelement ist der Bund 8 innerhalb des Durchgangsloches 17 des Bauteils 100 versenkt oder mit seiner Außenseite gegenüber der Außenseite des Bauteiles 100 zumindest fluchtend, sodass ein Überstand des Ausgleichsteils 2 in den Abstand 15 zwischen den Bauteilen 100 und 200 in der Ausgangsstellung gemäß der 2 vermieden ist.
3 zeigt das Verbindungselement 1 gemäß der 1 in perspektivischer Darstellung von oben. Wie daraus ersichtlich ist, kann die Anlagefläche 6 des Flanschabschnittes 5 wenigstens eine Materialanhäufung 18 bzw. Vorsprung aufweisen. Auch können mehrere über den Umfang der Anlagefläche 6 verteilt angeordnete Materialanhäufungen 18 vorgesehen sein. Diese Materialanhäufung bzw. Vorsprünge 18 dienen für das Buckel- bzw. Widerstandsschweißen des Flanschabschnittes 5 an das Bauteil 100. Wie ferner aus 3 ersichtlich ist, erstreckt sich der Mitnehmer 11 mit seinem Ende im Wesentlichen bis an das Ende des Ausgleichsteils 2, sodass die Anlagefläche des Ausgleichsteils 2, welche mit dem Bauteil 200 in Wirkstellung tritt, um die stirnseitige Fläche des Mitnehmers 11 seines einen Endes vergrößert ist.
Mittels des Verbindungselements 1 können sämtliche Anbauteile über Halterelemente an den Karosserierohbau unter Ausgleich herstellungs- bzw. fertigungsbedingter Toleranzen angeschraubt werden. Nach dem Befestigen aller Anbauteile im Karosserierohbau durchläuft die Karosserie den Lackierungsprozess. Im Zuge dieses Lackierungsprozesses tritt Tauchgrundierung in das Gewinde zwischen dem Grundkörper 12 und dem Ausgleichsteil 2 ein. Beim Durchlauf durch einen Trocknungsofen im Zuge des Lackierungsprozesses verklebt die Tauchgrundierung in den Gewinden des Verbindungselementes 1. Dadurch kann bei einer eventuellen Reparatur des zu montierenden Bauteils dieses Bauteil von der Karosserie wieder entfernt werden, ohne dass das Ausgleichsteil 2 seine voreingestellte Position aufgibt, sodass ein Austausch des Bauteils 200 gegenüber einem anderen Bauteil ohne Verschlechterung des Toleranzausgleiches ermöglicht ist.
4 und 5 zeigen – in schematischer Darstellung – eine weitere mögliche Ausführungsform eines Verbindungselementes 1' zum verspannenden Verbinden zweier Bauteile 100, 200 mittels einer in das Verbindungselement einschraubbaren (nicht dargestellten) Befestigungsschraube.
Bauteile des Verbindungselementes 1' gemäß der 4 und 5, welche mit den Bauteilen des Verbindungselementes 1 gemäß der 1 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die vorstehende Beschreibung zur Ausführungsform des Verbindungselementes 1 verwiesen.
Das Verbindungselement 1' gemäß der 4 und 5 unterscheidet sich von dem Verbindungselement 1 gemäß der 1 unter anderem dadurch, dass die Öffnung 4 eine Berandungsfläche 7' aufweist, welche gegenüber der Anlagefläche 6 des Flanschabschnittes 5 vertieft angeordnet ist. Der seitlich nach außen stehende Abschnitt 8 des Ausgleichsteils 2 kann in diese durch die Berandungsfläche 7' gebildete Vertiefung 19 versenkt werden. Bevorzugt
Bevorzugt ist der seitlich nach außen stehende Abschnitt bzw. Bund 8 in Richtung der Mittelachse in seiner Materialdicke derart dimensioniert, dass bei Anlage des nach außen stehenden Abschnittes 8 gegen die Berandungsfläche 7' der Öffnung 4 die Außenseite des Abschnittes 8 mit der Anlagefläche 6 der Flanschabschnittes 5 im Wesentlichen fluchtet oder gegenüber der Anlagefläche 6 der Flanschabschnittes 5 vertieft liegt. Dadurch ist der Flanschabschnitt 5 besonders einfach an dem Bauteil 100 ausrichtbar, da es vermieden ist, dass das Ausgleichsteil 2 mit seinem seitlich nach außen stehenden die Anlagefläche 6 des Flanschabschnittes 5 nach außen überragt.
Es kann der seitlich nach außen stehende Abschnitt bzw. Bund 8 in Richtung der Mittelachse 14 in seiner Materialdicke auch derart dimensioniert sein, dass in einer Ausgangsstellung des nach außen stehenden Abschnittes 8 die Außenseite des Abschnittes 8 mit der Außenseite 21 des Bauteiles 100 im Wesentlichen fluchtet oder gegenüber der Außenseite 21 des Bauteiles 100 vertieft liegt, somit also im Schatten der Materialdicke S des Bauteils 100 liegt.
Wie insbesondere auch 4 ersichtlich ist, weist der seitlich nach außen stehende Abschnitt 8 an seiner Außenseite über den Umfang verteilt angeordnete punktuelle Materialanhäufungen bzw. Vorsprünge 20 auf, um eine punktuelle Anlage des Ausgleichsteils 2 an das (in 4 und 5 nicht dargestellte) Bauteil 200 zu erzielen. Dadurch ergibt sich ein verbesserter Korrosionsschutz.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungselement
1': Verbindungselement
2: Ausgleichsteil
3: Aufnahme
4: Öffnung
5: Flanschabschnitt
6: Anlagefläche
7: Berandungsfläche
7': Berandungsfläche
8: Seitlich nach außen stehender Abschnitt, Bund
9: Gewinde
10: Befestigungsgewinde
11: Mitnehmer
12: Grundkörper
13: Schraubrichtung
14: Mittelachse
15: Abstand
16: Durchgangsloch
17: Durchgangsloch
18: Materialanhäufung
19: Vertiefung
20: Punktuelle Materialanhäufung
21: Außenseite
100: Bauteil
200: Bauteil
S: Materialdicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 4224575 A1 [0006]
DE 102004021483 A1 [0007]

Claims

Verbindungselement (1) zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile (100, 200), insbesondere Karosseriebauteile, mittels einer in das Verbindungselement (1) einschraubbaren Befestigungsschraube mit einem Ausgleichsteil (2) zum Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile (100, 200) zueinander, einer Aufnahme (3), in welcher das Ausgleichsteil (2) bewegbar gehalten ist, wobei die Aufnahme (3) eine Öffnung (4) aufweist, über welche das Ausgleichsteil (2) nach außen in Richtung zu einem der Bauteile (100, 200) bewegbar ist, und mit einem Flanschabschnitt (5), an welchem das andere der Bauteile (100, 200) fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Flanschabschnitt (5) im Wesentlichen bis an die Öffnung (4) erstreckt.
Verbindungselement nach Anspruch 1 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (6) des Flanschabschnittes (5) und die Berandungsfläche (7) der Öffnung (4) zueinander im Wesentlichen fluchten.
Verbindungselement (1') zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile (100, 200), insbesondere Karosseriebauteile, mittels einer in das Verbindungselement (1') einschraubbaren Befestigungsschraube mit einem Ausgleichsteil (2) zum Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile (100, 200) zueinander, einer Aufnahme (3), in welcher das Ausgleichsteil (2) bewegbar gehalten ist, wobei die Aufnahme (3) eine Öffnung (4) aufweist, über welche das Ausgleichsteil (2) nach außen in Richtung zu einem der Bauteile (100, 200) bewegbar ist, und mit einem Flanschabschnitt (5), an welchem das andere der Bauteile (100, 200) fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Berandungsfläche (7') der Öffnung (4) gegenüber der Anlagefläche (6) des Flanschabschnittes (5) vertieft angeordnet ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (2) an einem Ende durch einen seitlich nach außen stehenden Abschnitt (8) erweitert ist, welcher zum Toleranzausgleich in Wirkstellung mit einem der Bauteile (200) tritt.
Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausgangsstellung der nach außen stehende Abschnitt (8) an dem Flanschabschnitt (5) anliegt.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (5) und die Aufnahme (3) an einem Grundkörper (12) des Verbindungselementes (1) geformt sind, welcher insbesondere das Befestigungsgewinde (10) für die Befestigungsschraube trägt.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschrauben der Befestigungsschraube in das Verbindungselement (1) durch die Einschraubbewegung der Befestigungsschraube das Ausgleichsteil (2) mittels eines Mitnehmers (11) in eine Vorschubbewegung versetzt wird.
Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschrauben der Befestigungsschraube in das Verbindungselement der Mitnehmer an der Befestigungsschraube kraftschlüssig und/oder formschlüssig in Wirkstellung tritt.
Verbindungselement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (11) mit dem Ausgleichsteil (2) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist, insbesondere mit dem Ausgleichsteil (2) drehfest verbunden ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Mitnehmer (11) und Ausgleichsteil (2) und/oder die Anbindungsfläche des Mitnehmers (11) zur Befestigungsschraube bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentwertes als Rutschverbindung bzw. Rutschfläche wirkt.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (11) ein Kunststoffteil ist, welches vorzugsweise in das Ausgleichsteil (2) eingepresst ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsteil (2) in einem Gewinde (9) der Aufnahme (3) kämmt und durch Verdrehen relativ gegenüber der Aufnahme (3) nach außen bewegbar ist.
Verbindungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (9) der Aufnahme (3) gegenüber dem mit der Befestigungsschraube in Wirkverbindung tretenden Befestigungsgewinde (10) eine entgegengesetzte Drehrichtung hat.
Schraubverbindung zum verspannenden Verbinden wenigstens zweier Bauteile (100, 200), insbesondere Karosseriebauteile, unter Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile (100, 200) zueinander mit einem Verbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Befestigungsschraube, welche unter Zwischenschaltung der Bauteile (100, 200) in das Verbindungselement (1) einschraubbar ist.
Fahrzeugkarosserie mit wenigstens zwei Bauteilen (100, 200) und mehreren Schraubverbindungen nach Anspruch 14, von denen wenigstens eine Schraubverbindung unter Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand der Bauteile (100, 200) zueinander die wenigstens zwei Bauteile (100, 200) miteinander verbindet.