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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere für einen Dachträger eines Kraftfahrzeugs, mit einem längs einer Spannachse beweglichen Klemmglied, das durch eine zur Spannachse koaxiale Schraubanordnung zur Erzielung einer Vorspannung beaufschlagbar ist, die mittels einer manuell bedienbaren Dreheinheit drehbar ist.
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Eine derartige Spannvorrichtung ist zur Sicherung eines Vorderrades an einer Fahrradgabel allgemein bekannt. Die Spannvorrichtung weist eine koaxial zu einer Radachse verlaufende Gewindestange auf, die ein Radlager durchdringt. Auf einer Seite des Radlagers ist eine drehbare Mutter vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Gewindespindel stirnseitig ein Exzenterhebel zugeordnet, der als Spannhebel zum Verspannen des Rades an der Radgabel dient. Für eine Montage des Rades wird das Rad mit seiner Radachse und seiner Radlagerung in entsprechende Aufnahmen der Fahrradgabel eingesetzt. Anschließend wird die Mutter von einer Seite her zugedreht. Alternativ kann die Mutter festgehalten werden und der Exzenterhebel gedreht werden. Nach Erzielen einer ausreichenden Vorspannung wird der Exzenterhebel durch entsprechendes Umlegen gespannt und fixiert das Radlager in der Fahrradgabel.
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Es sind für Kraftfahrzeuge auch Dachträgersysteme allgemein bekannt, bei denen wenigstens ein Dachgrundträger an einer Dachreling in Form einer Regenrinne oder eines vom Fahrzeugdach nach oben abragenden Relingprofils befestigt wird. Ein solcher Dachgrundträger weist an seinen gegenüberliegenden Stirnendbereichen jeweils einen Stützfuß auf, dem jeweils ein bewegliches Klemmglied zugeordnet ist. Zwischen dem Stützfuß und dem Klemmglied wird die Dachreling eingespannt. Das Spannen des Klemmgliedes wird über eine Spannvorrichtung vorgenommen, die eine Schraubanordnung und einen Drehknopf umfasst und bei einem Zuschrauben des Drehknopfes das Klemmglied gegen die Dachreling spannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem Montage- oder Demontagevorgang Beschädigungen durch unsachgemäße Bedienung vermeidet oder reduziert.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Schraubanordnung eine Überlastsicherung zugeordnet ist, über die eine Drehbewegung der Dreheinheit in eine Schraubbewegung der Schraubanordnung übertragen wird. Sobald bei einer Drehbewegung ein zu hohes Drehmoment erreicht wird, das Beschädigungen der Spannvorrichtung bewirken könnte, greift die Überlastsicherung ein, indem die Dreheinheit von der Schraubanordnung abgekoppelt wird. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für Spannvorrichtungen, die zur Halterung von Dachgrundträgern von Dachträgersystemen an Dachrelings von Fahrzeugdächern von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind. Ein derartiger Dachgrundträger weist auf gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Spannvorrichtung auf. Besonders vorteilhaft besteht die erfindungsgemäße Spannvorrichtung nicht nur aus einer Dreheinheit und einer Schraubanordnung zur Erzielung einer Vorspannung, sondern ist zusätzlich mit einer Exzenterhebelanordnung versehen, um auf das Klemmglied eine Endspannung aufbringen zu können. Die Exzenterhebelanordnung kann vorzugsweise in einer gemeinsamen Baueinheit mit der Dreheinheit vorgesehen sein.
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In Ausgestaltung der Erfindung weist die Überlastsicherung zahnförmig gestaltete Blattfederabschnitte auf, die drehmomentbegrenzt formschlüssig in korrespondierende Verzahnungsabschnitte der Schraubanordnung eingreifen. Vorzugsweise sind mehrere zahnförmig gestaltete Blattfederabschnitte über den Umfang der Spannachse verteilt angeordnet. In gleicher Weise sind an der Schraubanordnung über ihren Umfang verteilt mehrere korrespondierende Verzahnungsabschnitte vorgesehen. Vorzugsweise sind die Blattfederabschnitte einstückige Abschnitte eines einteiligen Stanzbiegeteils, das aus einem geeigneten Federstahl hergestellt ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Blattfederabschnitte einem manuell drehbeweglichen Spannhebel der Dreheinheit zugeordnet, der koaxial zu einer Gewindespindel der Schraubanordnung drehbar gelagert ist. Die Blattfederabschnitte sind dem drehbeweglichen Spannhebel drehschlüssig zugeordnet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Blattfederabschnitte und die Verzahnungsabschnitte in umgekehrten Drehrichtungen unterschiedlich steile Zahnflanken auf. Dadurch ist es möglich, mittels der Überlastsicherung in entgegengesetzten Drehrichtungen unterschiedlich große Drehmomente zu übertragen. Dies ist besonders vorteilhaft für Ausführungsformen von Spannvorrichtungen, bei denen zusätzlich zu einer Dreheinheit und einer Schraubanordnung zur Erzielung einer Vorspannung noch eine Exzenterhebelanordnung zur Erzielung einer Endspannung vorgesehen ist. Dabei wird in Spannrichtung zunächst durch Zuschrauben der Schraubanordnung ein geringes Drehmoment übertragen, bis eine Vorspannstellung des Klemmgliedes erreicht ist. Da aufgrund der Überlastsicherung bei einem weiteren manuellen Drehen der Dreheinheit die Blattfederabschnitte durchrutschen, weiß die Bedienperson, dass nun die Exzenterhebelanordnung bedient werden muss, um die gewünschte Endspannung auf das Klemmglied zu erzielen.
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Um dennoch in umgekehrter Richtung nach einem Lösen der Exzenterhebelanordnung auch wieder ein Lösen der Schraubanordnung erzielen zu können, ist das durch die Blattfederabschnitte in umgekehrter Drehrichtung aufbringbare Drehmoment höher als das in Vorspannrichtung aufzubringende Drehmoment.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Blattfederabschnitte in entgegengesetzten Richtungen unterschiedlich steile Zahnflanken auf, um die in den unterschiedlichen Drehrichtungen gewünschten unterschiedlichen Drehmomente zu erzielen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Blattfederabschnitte derart ausgelegt, dass sie sich bei Erreichen eines definierten Maximaldrehmomentes elastisch verformen und einen Drehschluss mit den Verzahnungsabschnitten verlieren. Die elastische Verformung ermöglicht nach Wegnahme einer entsprechenden Belastung eine Rückstellung der Blattfederabschnitte in die Ausgangslage. Plastische Deformationen sind ausgeschlossen. Bei entsprechend elastischer Verformung rutschen die Blattfederabschnitte bei entsprechender Drehbewegung auf den Verzahnungsabschnitten durch, wodurch der Drehschluss verloren geht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das maximale Drehmoment in einer der Vorspannrichtung entsprechenden Drehrichtung der Schraubanordnung 2Nm.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das maximale Drehmoment in entgegengesetzter Drehrichtung höher als 2Nm und beträgt vorzugsweise 10Nm.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Beschreibung beigefügten Zeichnungen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei die aus den Zeichnungen für einen Fachmann ersichtliche Offenbarung hiermit ausdrücklich zum Gegenstand der Offenbarung der Anmeldung gemacht wird.
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1a zeigt einen Ausschnitt eines Dachgrundträgers eines Dachträgersystems für ein Kraftfahrzeug im Bereich eines seitlichen Stützfußes,
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1b eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für den Stützfuß nach 1a,
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2 eine Explosionsdarstellung der Spannvorrichtung nach 1b,
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3 in vergrößerter Darstellung einen Teilbereich der Spannvorrichtung nach 1b und 2,
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4 eine Schnittdarstellung der Spannvorrichtung nach 3 im Bereich einer Überlastsicherung,
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5 die Spannvorrichtung nach den 3 und 4 in perspektivischer, im Bereich der Überlastsicherung aufgeschnittener Darstellung und
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6 eine weitere aufgeschnittene Darstellung im Bereich der Überlastsicherung ähnlich den 3 bis 5.
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Ein Dachgrundträger 1 nach 1a ist Teil eines Dachträgersystems für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Der Dachgrundträger 1 weist an gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Stützfuß 2 auf, der mittels einer Spannvorrichtung 3 an einer Dachreling des Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Als Dachreling kann entweder eine rinnen- oder nutförmige Profilierung des Dachbereichs selbst oder aber ein fest mit dem Dachbereich verbundenes, nach oben abragendes Relingprofil vorgesehen sein.
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Die Spannvorrichtung 3 weist ein gegen die Dachreling spannbares Klemmglied 5 auf. Zur Beaufschlagung des Klemmgliedes 5 ist eine Spannhebelanordnung 4 vorgesehen, die manuell drehbeweglich, sowie zusätzlich um eine Exzenterschwenkachse E (1b) schwenkbeweglich ist. Wie anhand der 1b und 2 bis 6 erkennbar ist, ist die Spannhebelanordnung 4 als funktionale Kombination einer auf eine Gewindespindel 8 wirkenden Dreheinheit und einer auf das Klemmglied 5 wirkenden Exzenterhebelanordnung ausgeführt. Die Gewindespindel stellt eine Schraubanordnung im Sinne der Erfindung dar. Der Gewindespindel 8 ist eine nicht näher bezeichnete Spannmutter zugeordnet, die in Verbindung mit übrigen Teilen der Spannvorrichtung, die in 2 erkennbar sind, bei einer Schraubbewegung der Gewindespindel 8 zwangsläufig zu einer Längsverlagerung des Klemmgliedes 5 längs einer Spannachse S (1b) führt. Eine Drehbewegung der Spannhebelanordnung 4 koaxial zur Spannachse S führt demzufolge zu einer Drehbewegung der als Schraubanordnung dienenden Gewindespindel 8. Da ein Stützabschnitt der Spannhebelanordnung 4 stirnseitig an dem Klemmglied 5 anliegt und die Spannhebelanordnung drehfest mit der Gewindespindel 8 verbunden ist, bewirkt eine entsprechende Drehung der Spannhebelanordnung 4 somit zwangsläufig eine Längsverlagerung des Klemmgliedes 5.
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Als Gegenstück zum Klemmglied 5 ist in dem Stützfuß eine Klemmplatte 7 vorgesehen. Bei entsprechenden Drehbewegungen der Gewindespindel 8 werden das Klemmglied 5 und die Klemmplatte 7 gegeneinander gezogen unter gleichzeitiger Einspannung der Dachreling zwischen ihnen.
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Die Spannhebelanordnung 4 greift mittels einer Überlastsicherung 6 an der Schraubanordnung und damit an der Gewindespindel 8 an.
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Wie insbesondere anhand der 3 bis 6 erkennbar ist, umfasst die Überlastsicherung 6 einen Zahnnockenkopf 9 sowie Blattfederabschnitte 11. Der Zahnnockenkopf 9 ist stirnseitig an einem vorderen Stirnendbereich der als Schraubanordnung dienenden Gewindespindel 8 befestigt und drehfest sowie koaxial zur Gewindespindel 8 gehalten. Die Blattfederabschnitte 11 sind Teil eines Blechbiegeteiles, das klammerförmig gestaltet ist und drehfest in der Spannhebelanordnung 4 integriert ist. Das klammerartige, einstückige Blechbiegeteil weist zwei von gegenüberliegenden Seiten her radial nach innen ragende Blattfederabschnitte 11 auf, die jeweils mit einem flachen Zahnflankenabschnitt 11b und einem steilen Zahnflankenabschnitt 11a versehen sind. Korrespondierend hierzu ist der Zahnnockenkopf 9 mit mehreren, vorliegend vier, über den Umfang des Zahnnockenkopfes 9 verteilt angeordneten Verzahnungsabschnitten 10 versehen, die jeweils eine flache Zahnflanke 10b und eine steile Zahnflanke 10a aufweisen. Die die Zahnflanke 11a und 11b bildenden Blattfederabschnitte 11 sind – wie auch das übrige Blechbiegeteil – aus einem Federstahl gestaltet und derart ausgelegt, dass die Blattfederabschnitte sich bei Überschreiten eines definierten Drehmomentes, das zu dem Zahnnockenkopf 9 hin übertragen wird, elastisch verformen.
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Wie anhand der 4 erkennbar ist, greifen bei einer Drehbewegung der Spannhebelanordnung 4 im Uhrzeigersinn die flachen Zahnflanken 11b, 10b ineinander. Die Blattfederabschnitte 11 und die Winkel der Zahnflanken 10b, 11b sind derart ausgeführt, dass bei einer Drehmomentübertragung der Spannhebelanordnung 4 im Uhrzeigersinn auf den Zahnnockenkopf 9 ein maximales Drehmoment von 2 Nm übertragen werden kann. Bei höheren Drehmomenten verformt sich der jeweilige Blattfederabschnitt 11 elastisch, so dass die Blattfederabschnitte 11 auf dem Zahnnockenkopf 9 durchrutschen. In umgekehrter Drehrichtung, das heißt entgegen dem Uhrzeigersinn nach 4, greifen die steilen Zahnflanken 11a, 10a ineinander, wodurch entsprechend höhere Drehmomente zwischen der Spannhebelanordnung 4 und dem Zahnnockenkopf 9 und damit der Gewindespindel 8 übertragen werden können.
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Das Blechbiegeteil und der Zahnnockenkopf 9 sind derart ausgeführt, dass das Blechbiegeteil für eine Montage axial von einer Stirnseite auf den Zahnnockenkopf 9 aufgeschoben werden kann. In gleicher Weise kann das Blechbiegeteil vom Zahnnockenkopf 9 auch wieder entfernt werden.
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Um nun den Stützfuß 2 mittels der Spannvorrichtung 3 an einer Dachreling zu sichern, wird in geöffnetem Zustand der Spannvorrichtung zunächst die Spannhebelanordnung 4 im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch über die Blattfederabschnitte 11 auf den Zahnnockenkopf 9 und damit auf den Gewindespindelabschnitt 8 eine Drehbewegung aufgebracht wird. Hierdurch wird das Klemmglied 5 längs der Spannachse S (siehe Doppelpfeilrichtung in 1b) verschoben und nähert sich der Dachreling. Sobald das Klemmglied 5 an der Dachreling zur Anlage kommt, erhöht sich zwangsläufig das Drehmoment für eine Drehbewegung der Spannhebelanordnung 4. Sobald dieses Drehmoment 2 Nm übersteigt, rutschen die Blattfederabschnitte 11 auf dem Zahnnockenkopf 9 durch und es erfolgt keine weitere Schraubbewegung der Gewindespindel 8 mehr. Nun bringt die Bedienperson vorzugsweise die Spannhebelanordnung 4 in die waagrechte Lage gemäß 1a, 1b und 3 und schwenkt die Spannhebelanordnung 4 gemäß der Doppelpfeilrichtung in 1b nach oben. Hierdurch kommen in nicht näher dargestellter Weise Exzenterscheiben in Funktion, die bei einer Schwenkbewegung der Spannhebelanordnung 4 zwangsläufig den Stützabschnitt der Spannhebelanordnung 4 gegen das Klemmglied 5 drücken. Dadurch wird das Klemmglied 5 weiter gespannt und in seine gespannte Endposition überführt. Falls der Stützfuß 2 wieder von der Dachreling gelöst werden soll, wird zunächst die Spannhebelanordnung 4 aus der nach oben verschwenkten Endstellung wieder in die waagrechte Stellung gemäß 3 verschwenkt. Hierdurch erfolgt bereits eine erste Entspannung für das Klemmglied. Anschließend wird die Spannhebelanordnung 4 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Um sicher zu stellen, dass die Drehmomentübertragungskräfte der Überlastsicherung 6 ausreichend groß sind, um die Gewindespindel 8 im Gegenuhrzeigersinn zu verdrehen, greifen jetzt die steilen Zahnflanken 11a, 10a ineinander, die eine größere Drehmomentübertragung ermöglichen. Hierdurch wird in einfacher Weise die Gewindespindel 8 wieder in Aufschraubrichtung gedreht, wodurch das Klemmglied 5 – ggf. federkraftunterstützt – wieder in seine geöffnete Position überführt wird.
