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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung, die ein als Hohlprofil ausgebildetes Montageteil, ein an einer Montageseite des Montageteils befestigtes Anbauteil sowie zum Verspannen von Montageteil und Anbauteil eine einen Kopf und einen Gewindeschaft aufweisende Schraube und ein den Schaft aufnehmendes bzw. mit diesem zusammenwirkendes, am Hohlprofil fixiertes Aufnahmeelement umfasst.
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Als Hohlprofile ausgestaltete Montageteile werden zur Gewichtseinsparung beispielsweise im Automobilbau eingesetzt und dienen als Träger von Anbauteilen. Zur Gewichtsreduzierung sind solche Hohlprofile aus leichten Materialien wie Leichtmetallen, z.B. Aluminium, gefertigt und weisen darüber hinaus geringe Wandstärken auf. Bei herkömmlichen Befestigungsanordnungen der in Rede stehenden Art ist zur Fixierung von Anbauteilen an einer Seite des Hohlprofils, an dessen Montageseite, als Aufnahmeelement für die Schraube eine Blindnietmutter befestigt. Diese ist in einer Durchgangsöffnung der die Montageseite umfassenden Profilwand des Montageteils fixiert und ist von einer koaxial zur Durchgangsöffnung angeordneten ein Innengewinde aufweisenden Bohrung durchsetzt. Weiterhin durchgreift die Schraube mit ihrem Schaft eine Bohrung im Anbauteil und wirkt mit ihrem Gewinde mit dem Innengewinde der Blindnietmutter zusammen. Der Kopf der Schraube, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der das Anbauteil durchsetzenden Bohrung, drückt das Anbauteil mittel- oder unmittelbar gegen die Montageseite des Montageteils, d.h., das Anbauteil und das Montageteil werden miteinander verspannt.
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Aufgrund der einseitigen Befestigung des Anbauteils an dem als Hohlprofil ausgestalteten Montageteil zeigen herkömmliche Befestigungsanordnungen, beispielsweise während des Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs, oft ein störendes Schwingungsverhalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Befestigungsanordnung mit einer verringerten Schwingungsneigung vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das kopfferne Ende des Schraubenschafts mit der der Montageseite gegenüber liegenden Profilwand des Montageteils einen rechtwinklig zur Mittelachse des Schraubenschafts wirksamen Formschluss bildet. Dadurch lässt sich in konstruktiv und montagetechnisch einfacher Weise die Steifigkeit der das Anbauteil und das Montageteil umfassenden Konstruktion erhöhen und dementsprechend die Gefahr von Schwingungen verringern.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in Schnitt- oder Teilschnittdarstellung:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer ein hohlprofilartiges Montageteil und ein Anbauteil umfassenden Befestigungsanordnung,
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2 die Einzelteile der Befestigungsanordnung von 1,
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3 die Befestigungsanordnung von 1 in einem Vormontagezustand,
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4 das Montageteil in einem Schnitt entsprechend Linie IV-IV in 2,
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5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Befestigungsanordnung,
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6 das Montageteil der Befestigungsanordnung von 5
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7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Befestigungsanordnung,
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8 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Befestigungsanordnung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Befestigungsanordnung 1. Diese umfasst, wie auch die weiter unten beschriebenen Beispiele, ein als Hohlprofil 2 ausgebildetes Montageteil 3, ein an einer Montageseite 4 des Montageteils 3 befestigtes Anbauteil 5, sowie zum Verspannen von Montageteil 3 und Anbauteil 5 eine Schraube 6 und ein diese aufnehmendes bzw. mit dieser zusammenwirkendes Aufnahmeelement 7.
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Das Aufnahmeelement 7 ist an der die Montageseite 4 umfassenden Profilwand des Hohlprofils 2, welche im Folgenden mit erste Profilwand 8 bezeichnet wird, fixiert. Die erste Profilwand 8 weist dazu eine erste Durchgangsöffnung 9 auf, welche von dem Aufnahmeelement 7 – wie weiter unten näher erläutert wird – axial- und drehfest durchgriffen ist. Die axiale Fixierung gewährleistet, dass in einem Vormontagezustand, in dem das Anbauteil 5 noch nicht mit dem Montageteil 3 verbunden ist, letzteres transportiert und gehandhabt werden kann, ohne dass das Aufnahmeelement 7 verloren gehen kann. Aufgrund der Drehfixierung ist ein Mitdrehen des Aufnahmeelements 7 beim Verspannen von Montageteil 3 und Anbauteil 5 mittels der Schraube 6 verhindert.
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Das Aufnahmeelement 7 ist im Wesentlichen hülsenförmig, wobei es von einer zentralen, ein Innengewinde 15 tragenden Bohrung 10 durchsetzt ist. Über die Montageseite 4 steht das Aufnahmeelement 7 mit einem Überstand hervor. Dieser ist als ein Flansch 13 ausgebildet, welcher mit seiner Unterseite 14 an der Montageseite 4 der ersten Profilwand 8 anliegt. Das Aufnahmeelement 7 ist vorzugsweise eine Blindnietmutter 11. Ein solcher Niet ist dann vorteilhaft, wenn der Innenraum des Hohlprofils 2 zum Zwecke der Fixierung des Aufnahmeelements 7 in der ersten Durchgangsbohrung 9 nicht oder nur schwer zugänglich ist. In dem in 1 gezeigten Montagezustand weist das Aufnahmeelement 7 eine infolge einer axialen Verkürzung mit einem (nicht gezeigten) Blindniet-Werkzeug einen radial nach außen vorspringenden Wulst 18 auf. Dessen Außendurchmesser 22 ist größer als der Durchmesser 19 der ersten Durchgangsöffnung 9, so dass der Wulst 18 den dem Flansch 13 abgewandten Öffnungsrand 12 der ersten Durchgangsöffnung 9 hintergreift. Das Montageteil 3 bzw. dessen erste Profilwand 8 ist somit zwischen dem Flansch 13 und dem Wulst 18 eingeklemmt, d.h. axialfest in der ersten Durchgangsöffnung 9 fixiert. Der Durchmesser 19 der ersten Durchgangsöffnung 9 und der Außendurchmesser 20 des im Zuge der axialen Verkürzung der Blindnietmutter 11 nicht verformten, innerhalb der ersten Durchgangsöffnung 9 liegenden Längsabschnitts 21 des Aufnahmeteils 7 sind so bemessen, dass letzteres ohne Radialspiel an der ersten Profilwand 8 bzw. in der ersten Durchgangsöffnung 9 fixiert ist. Die oben erwähnte Drehfixierung wird durch den Reibschluss gewährleistet, der sich beim Einklemmen der ersten Profilwand 8 zwischen dem Flansch 13 und dem Wulst 18 ergibt. Eine weitere Drehfixierung kann darüber hinaus durch eine von der Kreisform abweichende Kontur des Längsabschnitts 21, etwa durch eine Rändelung (nicht gezeigt), erreicht werden.
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Das Innengewinde 15 des Aufnahmeelements 7 erstreckt sich nicht über die gesamte Länge der Bohrung 10 sondern nur über einen sich von der flanschfernen Stirnseite 16 des Aufnahmeteils 7 weg erstreckenden Längsabschnitt 17, der eine größere Wanddicke 23 aufweist als der restliche sich bis zur Flanschunterseite 14 erstreckende Bereich des ursprünglichen also noch nicht axial verkürzten Aufnahmeteils 7. Dadurch ist gewährleistet, dass bei der axialen Verkürzung des Aufnahmeteils 7 zum Zwecke der Bildung des Wulsts 18 sich das Innengewinde 15 nicht verformt. Das Anbauteil 5 ist von einer Bohrung 24 durchsetzt, wobei diese im Montagezustand gemäß 1 von der Schraube 6 bzw. von deren Schaft 25 durchgriffen ist. Der Durchmesser 26 der Bohrung 24 ist größer als der maximale Durchmesser 27 des Schaftes 25 bzw. des an ihm vorhandenen Gewindes 31, so dass zwischen dem Schaft 25 und der Wand der Bohrung 24 ein Radialspiel 28 vorhanden ist.
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Die Schraube 6, an deren einem Ende ein radial über den Schaft 25 hinausstehender Kopf 29 angeformt ist, durchgreift mit ihrem Schaft 25 auch die Bohrung 10 des Aufnahmeelements 7, wobei ihr Gewinde 31 mit dem an dem Längsabschnitt 17 des Aufnahmeelements 7 vorhandenen Innengewinde 15 zusammenwirkt. Dabei drückt der Kopf 6, dessen Durchmesser 30 größer ist als der Durchmesser 26 der Bohrung 24 des Anbauteils 5, dieses gegen den Flansch 13 des Aufnahmeelements 7. Zwischen dem Anbauteil 5 und der ersten Profilwand 8 ist somit ein der Dicke des Flansches 13 entsprechender Abstand 32 vorhanden. Ein mit einem Flansch 13 bzw. einem über die Montageseite 4 hinaus ragendes Aufnahmeelement 7 kann auch anders als oben beschrieben an dem Montageteil 3 bzw. in der ersten Durchgangsöffnung 9 fixiert, beispielsweise an die Montageseite angeschweißt oder in die erste Durchgangsöffnung 9 hinein gepresst werden.
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Zum Zwecke der Montage werden das bereits mit einem bzw. mit einer Vielzahl von Aufnahmeelementen 7 versehene Montageteil 2 und das Anbauteil 5 so zueinander angeordnet, dass sich jeweils die Bohrung 24 im Anbauteil 5 und die zugehörige erste Durchgangsöffnung 9 des Montageteils 3 im Wesentlichen überdecken. Dann wird die Schraube 6 mit ihrem Schaft 25 von der Montageseite 4 her durch die Bohrung 24 des Anbauteils 5 gesteckt und das Schraubengewinde 31 in das Innengewinde 15 des Aufnahmeelements 7 eingeschraubt (3). Der minimale Innendurchmesser 33 des gewindefreien Längsabschnitts der Bohrung 10 ist so bemessen, dass zwischen dem Schaft 25 und dem Aufnahmeelement 7 neben dem oben genannten Radialspiel 28 ebenfalls ein Radialspiel 34 vorhanden ist. Die Radialspiele 28, 34 erleichtern das Einschrauben des Gewindes 31 des Schafts 25 in das Innengewinde 15 des Aufnahmeteils 7, etwa im Falle eines Achsversatzes zwischen Montageteil 3 und Anbauteil 5. Der Einschraubvorgang wird zudem auch noch durch den sich zu einer Suchspitze 35 verjüngenden Schaft 25 der Schraube 6 erleichtert.
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Um die Stabilität der Befestigungsanordnung 1 bzw. der das Anbauteil 5 und das Montageteil 3 umfassenden Konstruktion zu erhöhen und dementsprechend deren Schwingungsneigung zu verringern, bildet das kopfferne Ende 36 des Schafts 25 mit der der Montageseite 4 gegenüber liegenden zweiten Profilwand 37 einen im Wesentlichen rechtwinklig bzw. quer zur Mittellängsachse 38 des Schafts 25 wirksamen Formschluss. Zum Zwecke der genannten Stabilitätserhöhung ist die zweite Profilwand 37 von einer zweiten Durchgangsöffnung 39 durchsetzt, wobei diese mit dem kopffernen Ende 36 des Schafts 25 unter Ausbildung des Formschlusses zusammenwirkt.
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Bei der Befestigungsanordnung 1 von 1 hat die Schraube 6 ein selbstfurchendes Gewinde 31a. In 2 ist das Aufnahmeteil 7 in seiner dem Montagezustand entsprechenden Form dargestellt, das Montageteil entspricht dagegen dem Vormontagezustand, d.h. in der zweiten Profilwand 37 ist eine Durchgangsöffnung 40 vorhanden. Deren Durchmesser 43 kleiner ist als der maximale Durchmesser 27 des Schafts 25 bzw. des selbstfurchenden Gewindes 31a und gleich oder größer als dessen Kerndurchmesser 44 des Gewindes 31a. Im Montagezustand greift das selbstfurchende Gewinde spielfrei in die Wand der zweiten Durchgangsöffnung 39a bzw. das dort eingefurchte Gegengewinde 45a spielfrei ein. Um bei der Montage (3) die Furchung des Gegengewindes 45a zu erleichtern, sind das Innengewinde 15 des Aufnahmeteils 7 und das selbstfurchende Gewinde 31a zweckmäßig so ausgeführt, dass sie im unverspannten Zustand mit einem Gewindespiel zusammenwirken.
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Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Formschluss zwischen dem kopffernen Ende 36 des Schafts 25 und der zweiten Profilwand 37 ebenfalls mit einer Schraubverbindung hergestellt, wobei aber der Schaft 25 ein nicht-furchendes Gewinde 31b trägt. Das mit ihm zusammenwirkende Gegengewinde 45b kann im Falle eines Hohlprofils 2 mit ausreichend dicker zweiter Profilwand 37 an der Wand der zweiten Durchgangsöffnung 39b vorhanden sein (nicht gezeigt). Im Falle einer dünnen zweiten Profilwand 37 ist an dieser eine Mutter 46 fixiert, welche aus der der Montageseite 4 abgewandten Unterseite 47 der zweiten Profilwand 37 hervor steht, wobei deren Innengewinde ein koaxial zur zweiten Durchgangsöffnung 39b angeordnetes Gegengewinde 45b bildet. Die Mutter 46 ist beispielsweise an die Unterseite 47 geklebt oder geschweißt. Gemäß 5 ist die Mutter 46 als Einpressmutter ausgebildet, welche mit Hilfe eines von ihrer der Unterseite 47 der zweiten Profilwand 37 zugewandten Seite abstehenden Kragens 49 in der zweiten Durchgangsöffnung 39b fixiert ist.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung des in Rede stehenden Formschlusses ist das kopfferne Ende 36 des Schraubenschafts 25 ein gewindefreier kreiszylindrischer Zapfen 50, der in eine gewindefreie zweite Durchgangsöffnung 39c hineinragt oder diese durchsetzt (7). Der Durchmesser 51 des Zapfens 50 entspricht dem Durchmesser 52 der zweiten Durchgangsöffnung 39c, so dass zwischen den genannten Teilen allenfalls ein nur kleines Spiel in einer rechtwinklig zur Mittellängsachse 38 des Schraubenschafts 25 verlaufenden Richtung vorhanden ist. Die Länge 53 des Zapfens 50 ist größer als die Dicke 54 der zweiten Profilwand 37. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass ein und dieselbe Schraubengröße für Hohlprofile 2 unterschiedlicher Dicke 56 verwendbar ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel von 8 ist ebenfalls eine gewindefreie zweite Durchgangsöffnung 39c in der zweiten Profilwand 37 vorhanden. Das kopfferne Ende 36 ist hier jedoch ein mit seiner Spitze vom Kopf 29 weg weisender kreisförmiger Kegel 55. Dessen maximaler Durchmesser 57 ist größer als der Durchmesser 52 der zweiten Durchgangsöffnung 39c. Der Kegel 55 ragt somit je nach der jeweiligen Durchmesser-Relation mehr oder weniger weit unter Ausbildung des oben erwähnten Formschlusses in die zweite Durchgangsöffnung 39c hinein. Um die Festigkeit des Formschlusses zu erhöhen, ist ein Anpressen des kopfseitigen Öffnungsrands 58 der zweiten Durchgangsöffnung 39c an den Kegel 55 zweckmäßig. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Länge des Schafts 25 so bemessen ist, dass er im Montagezustand den die zweite Durchgangsöffnung 39c umgrenzenden Wandbereich 59 der zweiten Profilwand 37 nach außen, also in einer vom Schraubenkopf 29 weg weisenden Richtung, unter Bildung einer Mulde 60 an der Innenseite 61 der zweiten Profilwand 37 vorwölbt. Dabei wird der kopfseitige Öffnungsrand 58 aufgrund elastischer Rückstellkräfte gegen den Kegel 55 gedrückt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungsanordnung
- 2
- Hohlprofil
- 3
- Montageteil
- 4
- Montageseite
- 5
- Anbauteil
- 6
- Schraube
- 7
- Aufnahmeelement
- 8
- Erste Profilwand
- 9
- Erste Durchgangsöffnung
- 10
- Bohrung (in 7)
- 11
- Blindnietmutter
- 12
- Öffnungsrand (von 9)
- 13
- Flansch
- 14
- Unterseite
- 15
- Innengewinde (in 10)
- 16
- flanschferne Stirnseite (von 7)
- 17
- Längsabschnitt
- 18
- Wulst
- 19
- Durchmesser (von 9)
- 20
- Außendurchmesser (von 7)
- 21
- Längsabschnitt (von 7)
- 22
- Außendurchmesser (von 18)
- 23
- Wanddicke (von 17)
- 24
- Bohrung (in 5)
- 25
- Schaft
- 26
- Durchmesser (von 24)
- 27
- Maximaler Durchmesser (von 25)
- 28
- Radialspiel
- 29
- Kopf
- 30
- Durchmesser (von 29)
- 31
- Gewinde (an 6)
- 32
- Abstand
- 33
- Innendurchmesser
- 34
- Radialspiel (zw. 25 und 7)
- 35
- Suchspitze
- 36
- Kopffernes Ende (von 25)
- 37
- Zweite Profilwand
- 38
- Mittellängsachse
- 39
- Zweite Durchgangsöffnung
- 40
- Durchgangsöffnung (Vormontagezustand)
- 43
- Durchmesser (von 40)
- 44
- Kerndurchmesser (von 31a)
- 45
- Gegengewinde
- 46
- Mutter
- 47
- Unterseite (von 37)
- 48
- Innengewinde (von 46)
- 49
- Kragen
- 50
- Zapfen
- 51
- Durchmesser (50)
- 52
- Durchmesser(von 39c)
- 53
- Länge (von 50)
- 54
- Dicke (von 2)
- 55
- Kreiskegel
- 56
- Dicke (von 37)
- 57
- Maximaler Durchmesser (von 55)
- 58
- Öffnungsrand, kopfseitig (von 39c)
- 59
- Wandbereich
- 60
- Innenseite (von 37)
- 61
- Mulde
