DE102013224289A1

DE102013224289A1 - Clip zur Befestigung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013224289A1
Application number: DE102013224289.1A
Authority: DE
Inventors: Wolf Alexander Münch; Andre Deutsch; Holger Olschweski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Clip zur Befestigung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ersten Clipteil (1) mit einem in Richtung einer Achse (Z) vorragenden Kopf (3), wobei der erste Clipteil (1) mit einem ersten Bauteil (9) des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist, und einen zweiten Clipteil (2) mit einer pfannenartigen Ausnehmung (4), wobei der zweite Clipteil (2) mit einem zweiten Bauteil (7) des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist, wobei der Kopf (3) des ersten Clipteils (1) entlang der Achse (Z) in die Ausnehmung (4) des zweiten Clipteils (2) unter Überwindung einer in Richtung der Achse (Z) wirkenden, maximalen Schließkraft rastend einsteckbar ist, und wobei die verbundenen Clipteile (1, 2) durch eine entlang der Achse (Z) umgekehrt gerichtete, minimale Lösekraft voneinander lösbar sind, wobei die minimale Lösekraft größer ist als die maximale Schließkraft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Clip zur Befestigung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Festlegung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Clip.
EP 1 746 294 A1 beschreibt einen Clip für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein pfannenartiges Kupplungsteil eines ersten Clipteils eine Ausnehmung zum Einstecken eines Kugelkopfes eines zweiten Clipteils aufweist. Der Kugelkopf des zweiten Clipteils ist über seine gesamte mit dem Kupplungsteil zusammenwirkende Oberfläche als Ausschnitt einer Kugel ausgebildet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Clip zur Befestigung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs anzugeben, der besonders betriebssicher ist.
Diese Aufgabe wird für einen eingangs genannten Clip erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Auslegung der minimalen Lösekraft oberhalb der maximalen Schließkraft wird unter Beibehaltung einer einfachen Montage sichergestellt, dass das von dem Clip gehaltene Bauteil auch bei auftretenden Kräften, Vibrationen und Alterungsprozessen dauerhaft sicher gehalten ist.
In bevorzugter Weiterbildung liegt die minimale Lösekraft um wenigstens 30%, besonders bevorzugt um wenigstens 50% über der maximalen Schließkraft.
Unter einer minimalen Lösekraft beziehungsweise einer maximalen Schließkraft ist dabei jeweils diejenige Kraft in Richtung der Achse zur verstehen, die mindestens erforderlich ist, um einen Widerstand des Clips bis zu einer Entrastung beziehungsweise Verrastung zu überwinden. Die Kraftwerte werden dabei als ermittelte Durchschnittswerte für eine ausreichend große Anzahl von Löse- und Einsteckvorgängen verstanden. Entscheidend im Sinne der Erfindung ist dabei die Formgebung von Kopf und pfannenartiger Ausnehmung in einer Weise, die zwar eine bezüglich der Kräfte asymmetrische Rastwirkung bewirkt, aber dennoch ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung durch eine Zugkraft in Achsrichtung erlaubt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Umriss des Kopfes des ersten Clipteils in einem durch die Achse verlaufenden Querschnitt einen ersten, konvexen Abschnitt und einen in Richtung der Achse darunter liegenden zweiten, konkaven Abschnitt. Insbesondere durch die Gestaltung und Ausrichtung des konkaven Abschnittes kann auf einfache Weise der Unterschied zwischen der Schließkraft und der Lösekraft realisiert werden. Im Sinne der Erfindung wirken dabei beide Abschnitte mit der pfannenartigen Ausnehmung zusammen. Beim Einstecken bewirkt vornehmlich der konvexe Abschnitt den Widerstand und definiert die maximale Schließkraft, wogegen der konkave Abschnitt die minimale Lösekraft bestimmt. Hierzu kann ein zumindest lokaler maximaler Durchmesser des Kopfes zweckmäßig in einer Ebene verlaufen, die im Bereich einer Grenze zwischen dem konvexen Abschnitt und dem konkaven Abschnitt angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung treffen der konvexe Abschnitt und der konkave Abschnitt in einem Winkel zwischen 80 Grad und 160 Grad aufeinander. Weiter bevorzugt beträgt der Winkel zwischen 90 Grad und 150 Grad und besonders bevorzugt zwischen 95 Grad und 130 Grad. Diese Optimierung der Ausrichtung von konkavem Abschnitt zu konvexem Abschnitt erlaubt eine besonders sichere Festlegung, die sich auch bei Vibrationen nicht löst und zudem gut geeignet ist, auftretende Querkräfte an der Verbindung abzustützen.
Allgemein vorteilhaft ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung des zweiten Clipteils aus einem Polymer mit einer Härte von nicht mehr als 70 Shore A ausgeformt ist. Hierdurch kann das Polymer im Zuge eines Lösens der Clipverbindung ausreichend deformiert werden, um auch bei Vorliegen einer formschlüssigen Verbindung ein zerstörungsfreies Lösen des Clips zu gewährleisten. Zudem sind solche Polymere ausreichend weich, um Vibrationen abzudämpfen und die Clipteile diesbezüglich zu entkoppeln.
Weiterhin vorteilhaft ist es vorgesehen, dass die Ausnehmung des zweiten Clipteils aus einem Elastomer mit einer Härte von mehr als 30 Shore A ausgeformt ist. Dies stellt eine für viele Anwendungen ausreichende Steifigkeit der Clipverbindung und eine ausreichend große Lösekraft sicher. Unter einem Elastomer im Sinne der Erfindung wird ein formfestes, aber elastisch verformbares Polymer verstanden, dessen Glasübergangspunkt sich unterhalb der Einsatztemperatur befindet.
Bevorzugte Materialien für die Ausbildung der pfannenartigen Ausnehmung des zweiten Clipteils sind zum Beispiel Naturkautschuk oder Silikonkautschuk.
Im Allgemeinen bevorzugt, aber nicht notwendig besteht der Kopf des ersten Clipteils aus einem formsteifen Stoff, der zumindest im Vergleich zu der pfannenartigen Ausnehmung keine nennenswerte Deformation im Zuge eines Einsteckens oder Lösens der Verbindung erfährt. Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial für den Kopf ist POM (Polyoxymethylen). Ein weiteres bevorzugtes Material für den Kopf ist Metall, zum Beispiel Stahl.
Allgemein vorteilhaft können die Clipteile bezüglich Materialwahl, Formgebung und Dimensionierung so ausgelegt sein, dass eine erfindungsgemäße Verbindung auch dann herstellbar und lösbar ist, wenn ein Versatz der Clipteile quer zu der Achse vorliegt. Insbesondere kann dieser Versatz wenigstens 10% eines maximalen Durchmessers des Kopfes senkrecht zu der Achse betragen. Zur Vermeidung von zu großen Verspannungen in der Verbindung ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Versatz nicht mehr als 50% eines Durchmessers des Kopfes beträgt. Insgesamt kann hierdurch auf einfache Weise ein Toleranzausgleich bezüglich der Lage der Bauteile erfolgen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Clipteil formschlüssig rastend in eine Ausnehmung des zweiten Bauteils einsetzbar, wobei eine zerstörungsfreie Lösung des zweiten Clipteils aus der Ausnehmung zumindest im eingesteckten Zustand des ersten Clipteils blockiert ist. Dies bewirkt eine gute Betriebssicherheit, wobei dennoch eine einfache Austauschbarkeit des zweiten Clipteils nach Lösen der Verbindung ermöglicht ist. Zur einfachen Realisierung einer solchen Funktion kann das zweite Clipteil so ausgelegt sein, dass es nur bei nicht eingestecktem ersten Clipteil eine ausreichende Deformierbarkeit aufweist, um aus einer rastenden Position an dem Bauteil gelöst zu werden.
Alternativ kann der zweite Clipteil aber auch in sonstiger Art und Weise mit dem zweiten Bauteil des Kraftfahrzeugs verbindbar sein, zum Beispiel durch Verschrauben, Vernieten, Verschweißen, Verkleben und so weiter.
Die Erfindung betrifft zudem ein System zur Festlegung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Clip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und zumindest ein Bauteil des Kraftfahrzeugs, wobei das Bauteil des Kraftfahrzeugs mittels des Clips an dem Kraftfahrzeug gehalten ist.
Unter einem Bauteil des Kraftfahrzeugs ist dabei jede vereinzelbare Komponente zu verstehen, die an zumindest einer Stelle auf lösbare und bevorzugt vibrationsdämpfende Weise mit einer anderen Komponente des Fahrzeugs (Karosserie, Fahrwerk, Innenverkleidung, Stellglied und so weiter) verbunden ist.
Aufgrund der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Clips ist es besonders vorteilhaft, wenn das Bauteil einen mechanischen Aktuator umfasst, wobei eine Arbeitskraft des Aktuators zumindest teilweise in quer zu der Achse des Clips verlaufenden Richtung über den Clip abgestützt ist. Beispiele für solche Bauteile mit Aktuatoren sind eine Wischeranlage für eine Scheibe des Kraftfahrzeugs, eine elektrische Vorrichtung zum Fensterheben, ein angetriebenes Stellglied für eine Lüftungsanlage, ein angetriebenes Stellglied für eine Abgasanlage oder Ähnliches. Besonders bevorzugt ist dabei die Anwendung zur Halterung der Wischeranlage einer Scheibe des Kraftfahrzeugs.
In jedem Fall kann durch das System in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Clip eine sichere und zugleich lösbare Verbindung bereitgestellt werden, die einfach montierbar ist, hohe Querkräfte aufnehmen kann und bevorzugt zugleich entkoppelnd bzw. dämpfend auf Vibrationen wirkt. Insbesondere kann hierdurch ein Schalleintrag von angetriebenen Komponenten in den Innenraum des Fahrzeugs verringert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil vollständig durch eine Mehrzahl von Clips an dem Kraftfahrzeug gehalten. Hierdurch ist eine optimale Entkoppelung sichergestellt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt eine seitliche Draufsicht eines verbundenen Clips gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Ebene A-A durch den Clip aus 1.
3 zeigt eine Detailvergrößerung des Bereichs B in 2.
4 zeigt eine räumliche Ansicht einer Wischeranlage eines Kraftfahrzeugs, die in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs befestigt ist.
Der in 1 gezeigte, erfindungsgemäße Clip umfasst einen ersten Clipteil 1 und einen zweiten Clipteil 2. An dem ersten Clipteil 1 ist ein Kopf 3 ausgeformt, und an dem zweiten Clipteil 2 ist eine hierzu korrespondierende, pfannenartige Ausnehmung 4 ausgeformt.
Der zweite Clipteil 2 besteht aus einem Elastomer, vorliegend ein Silikonkautschuk, mit einer Härte von etwa 50 Shore A. Vorliegend ist der gesamte zweite Clipteil 2 einstückig aus dem Elastomer ausgeformt. Bei anderen Ausgestaltungen kann der zweite Clipteil 2 auch aus mehreren Materialien oder verbundenen Komponenten bestehen. Bevorzugt wird aber die Ausnehmung 4 jeweils aus einem entsprechend weichen Material im Härtebereich 30 Shore A bis 70 Shore A ausgeformt.
Der zweite Clipteil 2 ist im Beispiel nach 2 mittels vorspringender Rasten 5 und eines Sockels 6 in einer Ausnehmung 7a eines vorliegend aus Blech geformten Bauteils 7 des Kraftfahrzeugs gehalten. Durch die Elastizität des zweiten Clipteils 2 kann dieses in die Ausnehmung 7 eingerastet und durch entsprechende Deformation auch wieder aus dieser ausgelöst werden. Eine Auslösung bzw. Entnahme des zweiten Clipteils ist nicht möglich, wenn das erste Clipteil 1 eingesteckt ist, da eine zur ausreichenden Deformation des zweiten Clipteils 2 dann durch den Kopf 3 blockiert ist.
Der Kopf 3 kann entlang einer zentralen Achse Z des Clips in die Ausnehmung 4 rastend eingesteckt werden, um einen verbundenen Zustand der Clipteile 1, 2 herzustellen. Hierzu überwindet der Kopf 3 einen Widerstand, der durch Deformation und Komprimierung des zweiten Clipteils 2 erfolgt. Der Kopf 3 besteht auf einem härteren Material, vorliegend Polyoxymethylen, und wird beim Einstecken nicht deformiert.
Der Kopf 3 ist vorliegend rotationssymmetrisch um die Achse Z ausgeformt. Bei alternativen Formgebungen kann auch ein Bruch der Rotationssymmetrie vorliegen, zum Beispiel durch Vorsehen von nicht vollständig umlaufenden Aussparungen oder Vorsprüngen im Bereich des Kopfes 3.
Der Kopf 3 ist vorliegend als Kunststoff-Spritzteil auf einen Träger 1a des ersten Clipteils 1 aufgespritzt. Der Träger 1a kann zum Beispiel aus Metall sein. Weiterhin ist ein Rastelement 1b aus Kunststoff an dem Träger 1a angespritzt. Das Rastelement 1b ist in eine Ausnehmung 9a eines weiteren Bauteils 9 des Kraftfahrzeugs verrastend eingesteckt. Es versteht sich, dass der Kopf 3 des ersten Clipteils 1 auch auf beliebige andere Art mit dem Bauteil 9 des Fahrzeugs verbunden sein kann.
Der Kopf 3 hat im Bereich einer quer zu der Achse Z verlaufenden Ebene C einen lokal größten Durchmessers. Oberhalb der Ebene C verläuft hat der Kopf 3 einen Abschnitt 3a mit konvexer Form, die vorliegend einem Kugelabschnitt entspricht. Unterhalb der Ebene C hat der Kopf einen Abschnitt 3b mit konkaver Form. In den konkaven Abschnitt 3b greift im eingesteckten Zustand ein konvexer Wulst 8 des zweiten Clipteils 2 ein.
In dem zweiten, konkaven Abschnitt 3c hat der Kopf ein lokales Minimum seines Durchmessers. Der konkave Bereich 3b trifft unter einem Winkel W auf den konvexen Bereich 3a (siehe 3). Der Winkel W beträgt vorliegend etwa 112 Grad. Es wird angemerkt, dass der konvexe Bereich vorliegend einen kurzen, geraden Abschnitt umfasst, der sich im Bereich der Ebene C befindet. Im Sinne der Erfindung können die konvexen und konkaven Abschnitte 3a, 3b je nach Anforderungen auch solche geraden Abschnitte umfassen.
Durch das Eingreifen des Wulstes 8 in den konkaven Abschnitt 3b des Kopfes 3 unterhalb der Ebene C des größten Durchmessers ergibt sich eine asymmetrische Abstützung des Kopfes. Dies führt dazu, dass ein maximaler Widerstand bzw. eine maximale Schließkraft beim Einstecken des Kopfes in die Ausnehmung kleiner ist als ein Widerstand bzw. eine minimale Lösekraft bei einem Herausziehen des Kopfes 3 aus der Ausnehmung. Vorliegend ist die minimale Lösekraft um etwa 50% größer als die maximale Schließkraft.
4 zeigt eine räumliche Ansicht einer Wischeranlage 10 eines Kraftfahrzeugs. Die Wischeranlage 10 umfasst zwei Scheibenwischer bzw. Wischerarme 11, ein bewegliches Gestänge 12, einen Aktuator in Form eines Wischermotor 13 und einen Rahmen 14. Der Rahmen 14 ist an drei Punkten 15 jeweils mit der Karosserie 16 bzw. einer karosseriefesten Struktur des Fahrzeugs verbunden.
Bei einem Betrieb der Wischeranlage wird eine Kraft des Aktuators 13 zumindest teilweise und mittelbar über die Reib- und Stützkräfte der Scheibenwischer an der Scheibe in die Verbindungen 15 eingleitet. Insbesondere erfahren die Verbindungen 15 dabei wechselnde Stützkräfte, die quer zu einer Längsachse der Verbindungen 15 gerichtet sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in 4 dargestellten Verbindungselemente als Schraubverbindungen dargestellt sind. Bei diesen Schraubverbindungen handelt es sich um eine herkömmliche Befestigungsart, die vorliegend zur Schaffung eines erfindungsgemäßen Systems modifiziert wird.
Hierzu wird die Verbindung zwischen dem Wischerelement 10 und der Karosserie 16 in zumindest einem der drei Punkte 15 durch einen vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Clip 1, 2 hergestellt. Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Clip in sämtlichen der drei Verbindungspunkte 15 verwendet, so dass die Wischeranlage 10 vollständig durch den erfindungsgemäßen Clip an dem Fahrzeug gehalten ist.
Hierdurch wird eine einfache Montage und sichere Halterung gewährleistet. Zugleich wird eine sichere Halterung gewährleistet, da die Lösekraft deutlich größer ist als die Schließkraft.
Ferner wird eine Entkopplung der Karosserie von Vibrationen der Wischeranlage erzielt, da der zweite Clipteil eine hierfür geeignete Elastizität aufweist. Zudem besteht ein einfacher Toleranzausgleich, der aufgrund der weit auseinander liegenden Befestigungspunkte an der Karosserie nützlich ist.
Bezugszeichenliste

1: erster Clipteil
1a: Träger
1b: Rastelement
2: zweiter Clipteil
3: Kopf des ersten Clipteils
3a: Abschnitt mit konvexer Form
3b: Abschnitt mit konkaver Form
4: Ausnehmung
5: Raste
6: Sockel
7: Bauteil des Kraftfahrzeugs
7a: Ausnehmung
8: Wulst des zweiten Clipteils
9: Bauteil des Kraftfahrzeugs
9a: Ausnehmung
10: Wischeranlage
11: Wischerarme / Scheibenwischer
12: Gestänge
13: Aktuator / Wischermotor
14: Rahmen der Wischeranlage
15: Befestigungspunkt
16: Karosserie
C: Ebene
W: Winkel
Z: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1746294 A1 [0002]

Claims

Clip zur Befestigung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ersten Clipteil (1) mit einem in Richtung einer Achse (Z) vorragenden Kopf (3), wobei der erste Clipteil (1) mit einem ersten Bauteil (9) des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist, und einen zweiten Clipteil (2) mit einer pfannenartigen Ausnehmung (4), wobei der zweite Clipteil (2) mit einem zweiten Bauteil (7) des Kraftfahrzeugs verbunden oder verbindbar ist, wobei der Kopf (3) des ersten Clipteils (1) entlang der Achse (Z) in die Ausnehmung (4) des zweiten Clipteils (2) unter Überwindung einer in Richtung der Achse (Z) wirkenden, maximalen Schließkraft rastend einsteckbar ist, und wobei die verbundenen Clipteile (1, 2) durch eine entlang der Achse (Z) umgekehrt gerichtete, minimale Lösekraft voneinander lösbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Lösekraft größer ist als die maximale Schließkraft.
Clip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umriss des Kopfes (3) des ersten Clipteils in einem durch die Achse (Z) verlaufenden Querschnitt einen ersten, konvexen Abschnitt (3a) und einen in Richtung der Achse darunter liegenden zweiten, konkaven Abschnitt (3b) aufweist.
Clip nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest lokaler maximaler Durchmesser des Kopfes (3) in einer Ebene (C) verläuft, die im Bereich einer Grenze zwischen dem konvexen Abschnitt (3a) und dem konkaven Abschnitt (3b) verläuft.
Clip nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der konvexe Abschnitt (3a) und der konkave Abschnitt (3b) in einem Winkel (W) zwischen 80 Grad und 160 Grad aufeinander treffen.
Clip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) des zweiten Clipteils (2) aus einem Polymer mit einer Härte von nicht mehr als 70 Shore A ausgeformt ist.
Clip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) des zweiten Clipteils (2) aus einem Elastomer mit einer Härte von mehr als 30 Shore A ausgeformt ist.
Clip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Clipteil (2) formschlüssig rastend in eine Ausnehmung (7a) des zweiten Bauteils (7) einsetzbar ist, wobei eine zerstörungsfreie Lösung des zweiten Clipteils aus der Ausnehmung (7a) zumindest im eingesteckten Zustand des ersten Clipteils (1) blockiert ist.
System zur Festlegung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Clip (1, 2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und zumindest ein Bauteil (10) des Kraftfahrzeugs, wobei das Bauteil (10) des Kraftfahrzeugs mittels des Clips (1, 2) an dem Kraftfahrzeug (16) gehalten ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) einen mechanischen Aktuator (13) umfasst, wobei eine Arbeitskraft des Aktuators (13) zumindest teilweise in quer zu der Achse (Z) des Clips (1, 2) verlaufenden Richtung über den Clip (1, 2) abgestützt ist.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) vollständig durch eine Mehrzahl von Clips (1, 2) an dem Kraftfahrzeug gehalten ist.