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Die Anmeldung betrifft eine Schraubfixierung eines Kunststoffteils eines Fahrzeugs und Verfahren zur Herstellung derselben. Das Kunststoffteil ist an einer eine Bohrung aufweisenden ortsfesten Haltelasche des Fahrzeugs fixiert. In der Bohrung ist eine Fixierschraube angeordnet, die das Kunststoffteil mit der Haltelasche verbindet.
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Aus der Druckschrift
DE 10 40 321 ist als Schraubfixierung eines Kunststoffteils eine Anordnung zum Verbinden des Kunststoffteils mit einem anderen Bauteil mittels einem dem Kunststoffteil zugeordneten und zwischen Kunststoffschichten gehaltenen Befestigungsteils bekannt. Dazu besteht das Befestigungsteil aus einem hutförmigen Mittelteil und davon strahlenförmig abragenden Befestigungslappen. Die Befestigungslappen werden von Kunststoffschichten bedeckt, so dass das hutförmige Mittelteil des Befestigungsteils aus den Drehmoment übertragenden Kunststoffschichten herausragt, wobei das Mittelteil in einer Bohrung einen Schraubenbolzen, eine Lagerbüchse oder eine drehfest verankerte Mutter für eine Schraubenfixierung aufweist, damit das Kunststoffteil an einem anderen Bauteil mittels einer einzigen Schraubfixierung verdrehmomentgesichert verbindbar ist kann.
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Ein Nachteil einer derartigen Anordnung zum Verbinden eines Kunststoffteils mit einem anderen Bauteil ist, dass auf das Kunststoffteil Kunststoffschichten Schichten aufzukleben sind, welche das Befestigungsteil mit seinem hutförmigen Mittelteil und den strahlenförmig abragenden Befestigungslappen aufnehmen. Zur Schraubenfixierung sind nachteilig mehrere arbeits- und kostenintensive Verfahrensschritte erforderlich, da neben der Herstellung des Befestigungsteils mit hutförmigem Mittelteil und davon strahlenförmig abragenden Befestigungslappen dieses Befestigungsteil an der Schraubenfixierungsposition aufzulegen ist. Auf die drehmomentaufnehmeden strahlenförmig abragenden Befestigungslappen sind Kunststoffschichten aufzubringen, die mit dem Kunststoffteil stoffschlüssig zu verbinden sind, so dass diese strahlenförmig abragenden Befestigungslappen sich nicht mehr beim Verschrauben des Kunststoffteils an dem anderen Bauteil verdrehen können.
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Aufgabe der Anmeldung ist es, eine Schraubfixierung eines Kunststoffteils eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung der Schraubfixierung anzugeben, welche die Montagekosten für das Kunststoffteil sowie für die Fixierung mit Hilfe einer Schraubverbindung deutlich verringern, wobei die Schraubfixierung zur Drehmomentsicherung ohne die im Stand der Technik bekannten strahlenförmigen Befestigungslappen auskommt.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Anmeldung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Mit der Anmeldung wird in einer ersten Ausführungsform eine Schraubfixierung eines Kunststoffteils eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung derselben geschaffen. Das Kunststoffteil ist an einer eine Bohrung aufweisenden ortsfesten Haltelasche des Fahrzeugs fixiert. In der Bohrung ist eine Fixierschraube angeordnet, die mit einem Anschraubsockel des Kunststoffteils in Eingriff steht. Beiderseits von Randseiten der Haltelasche sind Kunststoffstege des Kunststoffteils anliegend an den Randseiten angeordnet. Die Kunststoffstege sind beiderseits des Anschraubsockels auf dem Kunststoffteil fixiert und bilden in Zusammenwirken mit den Randseiten der Haltelasche eine Drehmomentsicherung der Schraubfixierung.
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Eine derartige Schraubfixierung hat den Vorteil, dass lediglich eine einzige Schraube erforderlich ist, um ein Kunststoffteil mit einem entsprechend angegossenen Anschraubsockel Drehmoment gesichert an einer Haltelasche eines Fahrzeugbauteils zu fixieren. Derartige Halteaschen können von einem vorgeformten und gestanzten Blechteil der Fahrzeugkarosserie abstehen oder zusätzlich an beispielsweise Rohre, Profilplatten, Schwenkarme oder andere massive Teile des Fahrzeugs stoffschlüssig angeschweißt sein.
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An dem Kunststoffteil ist lediglich ein Anschraubsockel vorzusehen, der mit dem Spritzgießen des Kunststoffteils für eine Fixierposition der Schraubfixierung vorbereitet werden kann, wobei gleichzeitig die Haltestege zur Drehmomentsicherung beabstandet von dem Anschraubsockel mit dem Spritzgießen des Kunststoffteils entstehen, so dass diese Schraubfixierung für eine kostengünstige Massenproduktion von Kunststoffteilen für Fahrzeuge geeignet ist.
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Bei der Montage eines Kunststoffteils beispielsweise an Fahrzeugteile aus Kunststoff oder Metall muss somit lediglich eine einzige Schraube in der vorbereiteten Schraubfixierungsposition des Kunststoffteils vom Montagepersonal oder vom Montageroboter angeschraubt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung weist der Anschraubsockel eine in den Kunststoff des Kunststoffteils eingebettete Fixiermutterhülse auf. Diese Fixiermutterhülse ist einerseits durch das Einbetten in den Anschraubsockel mit diesem drehfest verbunden und andererseits kann diese Fixiermutterhülse aus einem härteren oder faserverstärkten Kunststoffmaterial oder aus einer Metalllegierung hergestellt sein, so dass die Schraubfixierung größeren Belastungen Stand halten kann.
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Zur drehfesten Einbettung der Fixiermutterhülse in den Anschraubsockel weist die Fixiermutterhülse in einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung auf ihrem Außenmantel Drehmoment aufnehmende, axial ausgerichtete Vorsprünge auf.
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Während an den Randseiten der Haltelasche Kunststoffstege anliegen, die beim Anschrauben die Drehmomentbelastungen aufnehmen, ist zwischen Anschraubsockel und Haltestegen ein Abstand vorgesehen, so dass in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Breite des Anschraubsockels kleiner ist als die Breite der Haltelasche.
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Darüber hinaus weisen die Kunststoffstege zu der Haltelasche hin Vorspannrippen auf, wobei die Randseiten der Haltelasche und die Vorspannrippen der Kunststoffstege mit zunehmendem Einschrauben der Fixierschraube in den Anschraubsockel unter zunehmender Vorspannung stehen. Diese Vorspannung entsteht dadurch, dass die Vorspannrippen sich von der Oberseite des Kunststoffteils ausgehend zu einem obersten Rand der Kunststoffstege hin verjüngen. Gleichzeitig ragen die Kunststoffstege mit den Vorspannrippen im fixierten Zustand der Schraubfixierung über die Haltelasche hinaus. Durch die Verjüngung der Vorspannrippen werden somit die Kunststoffstege durch die Randseiten der Haltelasche zunehmend gespreizt und damit zunehmend unter Vorspannung gesetzt.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass Nuten in dem Kunststoffteil vorhanden sind, die sich entlang eines Sockelfußes des Anschraubsockels zwischen den Kunststoffstegen des Kunststoffteils und dem Anschraubsockel erstrecken. Damit wird zwar die Wandung des Kunststoffteils vermindert, aber gleichzeitig die Nachgiebigkeit der Kunststoffstege mit den Vorspannrippen deutlich verbessert. Je nach Tiefe der Nut kann somit die Nachgiebigkeit der Kunststoffstege erhöht werden, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, dass das Kunststoffteil nicht geschwächt wird.
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Die Schraubfixierung kann dazu dienen, das Gehäuse eines Sensors an einer Haltelasche des Fahrzeugs zu fixieren. Auch ist es möglich, dass das Kunststoffteil ein Gehäuse eines Energiespeichers bildet und mit der Schraubfixierung die Position des Energiespeichers in dem Fahrzeug über eine entsprechende Haltelaschen gesichert wird.
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Schließlich ist es auch möglich, dass das Kunststoffteil eine Kunststoffverkleidung innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs ist und die Fixiermutterhülse in einem Blindloch des Anschraubsockels eingebettet ist. Durch das Vorsehen eines Blindloches wird damit die der Schraubfixierung gegenüberliegende Oberfläche, beispielsweise einer Kunststoffverkleidung, nicht sichtbar gestört, indem auf der Rückseite der Kunststoffverkleidung die Schraubfixierung mit dem angegossenen Anschraubsockel und den angegossenen Kunststoffstegen vorgesehen wird.
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In diesen Fällen können die Kunststoffstege auch als Schnapphaken ausgebildet sein, so dass auf eine Verschraubung ganz verzichtet werden kann. Der Anschraubsockel übernimmt dann lediglich die Aufgabe eines Arretierungssockels, so dass beim Einschnappen der Schnapphaken das Kunststoffteil einen durch den Arretierungssockel definierten Abstand zu der Haltelasche aufweist.
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Weiterhin ist es vorgesehen, um Fertigungstoleranzen zwischen Haltelasche und Kunststoffteil auszugleichen, dass die Bohrung in der Haltelasche größer ist als der Außendurchmesser des Gewindes der Fixierschraube, so dass das Kunststoffteil in Bezug auf die Fixierposition der Haltelasche am Fahrzeug in zwei Raumrichtungen bei der Montage nachjustiert werden kann. Um diese vergrößerte Bohrung abzudecken ist es vorgesehen, zwischen einem Kopf der Fixierschraube und der Bohrung in der Haltelasche eine Beilegscheibe anzuordnen, welche die Bohrung der Haltelasche abdeckt.
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Ein Verfahren zum Fixieren eines Kunststoffteils an einem Fahrzeug weist nachfolgende Verfahrenschritte auf. Zunächst wird ein Kunststoffteil mit einem Anschraubsockel und mit beiderseits des Anschraubsockels angeordneten Kunststoffstegen zur Verdrehsicherung des Kunststoffteils bei einem Anschrauben desselben an eine ortsfeste Haltelasche des Fahrzeugs hergestellt. Ferner wird eine Haltelasche an dem Fahrzeug mit einer Bohrung für eine Fixierschraube vorgesehen.
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Als nächstes wird das Kunststoffteil so ausgerichtet, dass eine Fixiermutterhülse, die in dem Anschraubsockel eingegossen ist, mit der Bohrung für die Fixierschraube fluchtet. Dann kann die Fixierschraube in die Bohrung eingebracht werden und ein Verschrauben der Fixierschraube mit der Fixiermutterhülse des Anschraubsockels unter Aufnahme des Anschraubdrehmomentes an den beiderseits des Anschraubsockels angeordneten Kunststoffstegen, die sich gegen Randseiten der Haltelasche abstützen, erfolgen.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass ein Kunststoffteil allein durch das Anschrauben einer einzigen Fixiermutter an einer Haltelasche des Fahrzeugs befestigt werden kann, ohne dass sich das Kunststoffteil gegenüber dem Fahrzeug bzw. der Haltelasche verdreht, da entsprechende Kunststoffstege die seitlich von dem Anschraubsockel beabstandet angeordnet sind und mit Randseiten der Haltelasche zusammenwirken, ein Verdrehen verhindern. Somit kann zuverlässig und bei geringen Montagekosten ein Kunststoffteil an dem Fahrzeug fixiert werden.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Kunststoffstege beim Verschrauben der Fixierschraube von den Randseiten der Haltelasche unter Ausbilden einer Vorspannung gespreizt werden. Dabei nimmt aufgrund der Zunahme der Vorspannung auch die Drehmomentsicherung zwischen Haltelasche und Kunststoffteil zu.
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Der Gegenstand der Anmeldung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Schraubfixierung gemäß einer ersten Ausführungsform der Anmeldung;
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Schraubfixierung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1;
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Schraubfixierung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1;
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4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Schraubfixierung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Schraubfixierung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Anmeldung. Die Schraubfixierung 1 fixiert ein Kunststoffteil 4 an einer Haltelasche 6 eines Fahrzeugteils 30. Das Fahrzeugteil 30 kann ein Längs- oder Querträger sein oder ein anderes Karosserieteil des Fahrzeugs sein, an dem die Haltelasche 6 befestigt ist. Auch können Schwenkarme oder Achsrohre oder andere Komponenten des Fahrwerks des Fahrzeugs mit einer derartigen Haltelasche versehen sein.
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Die Haltelasche 6 weist eine Bohrung auf, in der eine Fixierschraube 7 angeordnet ist, wobei zwischen der Fixierschraube 7 und der Haltelasche 6 eine Beilegscheibe 27 die Sicht auf die Bohrung für die Fixierschraube 7 versperrt. An Randseiten 9 und 10 der Haltelasche 6, die eine Breite B aufweist, sind Kunststoffstege 11 und 12 des Kunststoffbauteils 4 angeordnet, die Vorspannrippen 19 aufweisen, welche die Randseiten 9 und 10 der Haltelasche 6 unter Vorspannung berühren.
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Beim Einschrauben der Fixierschraube 7 bilden diese Kunststoffstege, die auf einer Oberseite 20 des Kunststoffteils 4 fixiert sind, eine Drehmomentsicherung, so dass das Kunststoffteil 4 mit dem Fahrzeugteil 30 über die Schraubfixierung 1 mit lediglich einer Schraubverbindung fixiert werden kann.
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Ein oberer Rand 21 der Kunststoffstege 11 und 12 ragt über eine Oberseite 29 der Haltelasche 6 hinaus. Dieses zeigen deutlicher die nachfolgenden 2 bis 4.
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Schraubfixierung 1 entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1. Die Fixierschraube 7 weist ein Fixierschraubengewinde 28 auf, das einen geringeren Durchmesser d hat als der Durchmesser D der Bohrung 5 in der Haltelasche 6. Ein Einschrauben der Fixierschraube 7 in eine Fixiermutterhülse 13, die in das Kunststoffteil 4 beim Spritzgießen eingebettet ist, kann unter Ausgleich großer Fertigungstoleranzen zwischen der Haltelasche an einem Fahrzeugteil und dem Kunststoffteil erfolgen. Zur Abdeckung der Bohrung 5 ist zwischen dem Kopf 26 der Fixierschraube 7 und der Oberseite 29 die Beilegscheibe 27 angeordnet.
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Die Fixiermutterhülse 13 ist in einem Anschraubsockel 8 aus Kunststoff, der mit dem Kunststoffteil 4 einstückig verbunden ist, eingebettet und weist auf ihrem Außenmantel 14 axial ausgerichtete Vorsprünge 15, 16, 17 und 18 auf, die eine Drehmomentsicherung beim Einschrauben der Fixierschraube 7 in die Fixiermutterhülse 13 darstellen. Derartige Vorsprünge können auch unter einem Winkel zu der Achse 33 der Fixiermutterhülse 13 vorgesehen sein.
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Die Breite b des Anschraubsockels 8 ist geringer als die Breite B der Haltelasche 6. Zwischen dem Anschraubsockel 8 und den Spannrippen 19 der Kunststoffstege 11 und 12 besteht somit ein Abstand a, der zur Oberseite 20 des Kunststoffteils 4 geringer wird, so dass sich die Vorspannrippen 19 in Richtung auf den oberen Rand 21 der Kunststoffstege 11 und 12 hin verjüngen. Damit werden die Kunststoffstege 11 und 12 beim Einschrauben der Fixierschraube 7 vorspannend gespreizt.
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In dieser ersten Ausführungsform der Anmeldung sind Entlastungsnuten 22 und 23 in das Kunststoffteil 4 entlang eines Sockelfußes 24 des Anschraubsockels 8 eingebracht, so dass die Nachgiebigkeit der Kunststoffstege 11 und 12 beim Spreizen derselben durch Anziehen der Fixierschraube 7 erhöht ist. Die Tiefe einer derartigen Nut 22 bzw. 23 darf das Kunststoffbauteil 4 nicht soweit schwächen, dass im Bereich der Nuten Mikrorisse entstehen und das Kunststoffteil beschädigen.
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Ferner ist für diese Ausführungsform der Anmeldung vorgesehen, dass die Fixiermutterhülse 13 in einem Durchgangsloch des Anschraubsockels 8 angeordnet ist und damit eine Wandung 31 des Kunststoffteils 4 vollständig durchdringt. Somit ist diese Ausführungsform der Anmeldung für Kunststoffgehäuse wie beispielsweise für Sensorgehäuse geeignet, die nicht gasdicht geschlossen werden müssen.
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Schraubfixierung 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 2 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Der Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 bzw. 2 besteht darin, dass dieses Kunststoffteil 4 nicht durch die in 2 gezeigten Nuten 22 und 23 in seiner Materialstärke geschwächt ist. Dafür ist die Nachgiebigkeit der Kunststoffstege 11 und 12 mit ihren Vorspannrippen 19 geringfügig vermindert.
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4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Schraubfixierung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1, wobei diese Ausführungsform sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass für die Fixierschraube 7 in dem Anschraubsockel 8 ein Blindloch 25 vorgesehen ist, so dass eine Sichtseite 32 des Kunststoffteils nicht durch die Fixiermutterhülse 13 beeinträchtigt wird. Somit kann diese dritte Ausführungsform der Anmeldung genutzt werden, um beispielsweise Kunststoffverkleidungen an dem Fahrzeug oder in dem Fahrzeug zu fixieren. Außerdem kann ein Gehäuse, das eine derartige Schraubfixierung 3 aufweist, mediendicht hergestellt werden, da das Gewinde 28 der Fixierschraube 7 nicht in einem Durchgangsloch angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubfixierung (1. Ausführungsform)
- 2
- Schraubfixierung (2. Ausführungsform)
- 3
- Schraubfixierung (3. Ausführungsform)
- 4
- Kunststoffteil
- 5
- Bohrung der Haltelasche
- 6
- Haltelasche
- 7
- Fixierschraube
- 8
- Anschraubsockel
- 9
- Randseite der Haltelasche
- 10
- Randseite der Haltelasche
- 11
- Kunststoffsteg
- 12
- Kunststoffsteg
- 13
- Fixiermutterhülse
- 14
- Außenmantel der Fixiermutterhülse
- 15
- Vorsprung
- 16
- Vorsprung
- 17
- Vorsprung
- 18
- Vorsprung
- 19
- Vorspannrippen
- 20
- Oberseite des Kunststoffteils
- 21
- oberster Rand der Kunststoffstege
- 22
- Nut
- 23
- Nut
- 24
- Sockelfuß
- 25
- Blindloch
- 26
- Kopf der Fixierschraube
- 27
- Beilegscheibe
- 28
- Fixierschraubengewinde
- 29
- Oberseite der Haltelasche
- 30
- Fahrzeugteil
- 31
- Wandung des Kunststoffteils
- 32
- Sichtseite des Kunststoffteils
- 33
- Achse der Fixiermutterhülse
- a
- Abstand zwischen Anschraubsockel und Spannrippen
- B
- Breite der Haltelasche
- b
- Breite des Anschraubsockels
- d
- Außendurchmesser der Fixierschraube
- D
- Durchmesser der Bohrung in der Haltelasche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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