DE102017122236A1

DE102017122236A1 - Befestigungssystem zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil

Info

Publication number: DE102017122236A1
Application number: DE102017122236.7A
Authority: DE
Inventors: Sven Becker; Bruno Da Rocha; Nelson SANTOS
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-03-28
Also published as: EP3476659B1; EP3476659A1; US20190093697A1; CN109578407A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil, vorzugsweise einem Trägerbauteil eines Fahrzeugs, umfassend einen durch eine Durchgangsöffnung des Bauteils steckbaren und in einer Befestigungsbohrung des Trägerbauteils befestigbaren Befestigungsbolzen sowie eine äußere Hülse und eine in einer Durchgangsöffnung der äußeren Hülse axial beweglich gelagerte innere Hülse, wobei die innere Hülse eine Durchgangsöffnung für den Befestigungsbolzen bildet, in der der Befestigungsbolzen axial beweglich gelagert ist, weiter umfassend eine auf die äußere Hülse aufsteckbare erste Federscheibe, die dazu ausgebildet ist, sich im an dem Trägerbauteil befestigten Zustand an eine erste Seite des Bauteils anzulegen, und eine ebenfalls auf die äußere Hülse aufsteckbare zweite Federscheibe, die dazu ausgebildet ist, sich im an dem Trägerbauteil befestigten Zustand an eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Bauteils anzulegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil, vorzugsweise einem Trägerbauteil eines Fahrzeugs. Ein derartiges Befestigungssystem ist aus US 9 587 664 B2 bekannt. Es umfasst einen Befestigungsbolzen, der durch eine Durchgangsöffnung des Bauteils gesteckt und in einer Bohrung eines Trägerbauteils befestigt werden kann. Auf den Befestigungsbolzen ist ein Federelement aufgeschoben, welches im montierten Zustand federnd zur Anlage an einer dem Bolzenkopf des Befestigungsbolzens zugewandten Oberseite des Bauteils zur Anlage kommt. Außerdem ist auf den Befestigungsbolzen eine Hülse aufgeschoben, die mit einem ringförmigen Hülsenflansch an einer der Bauteiloberseite abgewandten Unterseite des Bauteils anliegt. Die Hülse umfasst weiterhin einen axialen Büchsenabschnitt, mit dem sie auf den Befestigungsbolzen aufgeschoben wird. Die Hülse nimmt im Zuge der Montage des Befestigungsbolzens auftretende Druckkräfte auf. Auf diese Weise wird das zu befestigende Bauteil einer relativ geringen Last ausgesetzt und ist vor einer Überbeanspruchung geschützt. Bei dem bekannten Befestigungssystem sind Anschlagmittel vorgesehen, die eine maximal aus der Hülse herausgezogene axiale Position des Befestigungsbolzens vorgeben. In dieser Position steht der Befestigungsbolzen noch relativ weit über das untere Ende der Hülse vor. In manchen Anwendungen kann es erwünscht sein, diesen Überstand weiter zu reduzieren. Es besteht außerdem in manchen Anwendungen ein Bedürfnis, das Bauteil schwingungstechnisch und/oder thermisch von dem Trägerbauteil möglichst gut zu entkoppeln.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungssystems der eingangs genannten Art bereitzustellen, das ein weitgehendes Herausziehen des Befestigungsbolzens aus dem Befestigungssystem ermöglicht und gleichzeitig eine gute Entkopplung des Bauteils vom Trägerbauteil erreicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Befestigungssystem zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil, vorzugsweise einem Trägerbauteil eines Fahrzeugs, umfassend einen durch eine Durchgangsöffnung des Bauteils steckbaren und in einer Befestigungsbohrung des Trägerbauteils befestigbaren Befestigungsbolzen sowie eine äußere Hülse und eine in einer Durchgangsöffnung der äußeren Hülse axial beweglich gelagerte innere Hülse, wobei die innere Hülse eine Durchgangsöffnung für den Befestigungsbolzen bildet, in der der Befestigungsbolzen axial beweglich gelagert ist, weiter umfassend eine auf die äußere Hülse aufsteckbare erste Federscheibe, die dazu ausgebildet ist, sich im an dem Trägerbauteil befestigten Zustand an eine erste Seite des Bauteils anzulegen, und eine ebenfalls auf die äußere Hülse aufsteckbare zweite Federscheibe, die dazu ausgebildet ist, sich im an dem Trägerbauteil befestigten Zustand an eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Bauteils anzulegen.
Das Trägerbauteil kann ein Trägerbauteil eines Fahrzeugs, wie eines PKW oder LKW, sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Trägerbauteil um ein Motorblockbauteil handeln. Es sind aber auch andere Trägerbauteile möglich. Bei dem zu befestigenden Bauteil kann es sich zum Beispiel um ein Wärmeschild oder ein anderes dünnes Bauteil, beispielsweise Blechbauteil, handeln. Wiederum sind aber auch andere Bauteile möglich.
Das erfindungsgemäße Befestigungssystem umfasst fünf Komponenten, nämlich einen Befestigungsbolzen, eine äußere Hülse, eine innere Hülse sowie eine erste und zweite Federscheibe. Die innere Hülse kann hohlzylindrisch ausgebildet sein.
Ebenso kann die äußere Hülse hohlzylindrisch ausgebildet sein. Der Befestigungsbolzen kann ein Gewindebolzen sein, dessen Außengewinde in ein korrespondierendes Innengewinde einer Befestigungsbohrung des Trägerbauteils eingeschraubt werden kann. Der Befestigungsbolzen kann zum Beispiel aus Metall bestehen. Auch die erste und zweite Federscheibe können aus Metall, beispielsweise einem Federstahl, bestehen. Sie sind elastisch ausgebildet. Die innere Hülse und die äußere Hülse können zum Beispiel aus einem Metallwerkstoff, beispielsweise einem Stahlwerkstoff, bestehen.
Die innere Hülse bildet eine Durchgangsöffnung, in die der Befestigungsbolzen eingesetzt wird und in der der Befestigungsbolzen axial beweglich gelagert ist. Gleichzeitig bildet die äußere Hülse eine Durchgangsöffnung, in die die innere Hülse eingesetzt wird, insbesondere gemeinsam mit dem in die innere Hülsen eingesetzten Befestigungsbolzen, der entsprechend auch die äußere Hülse durchtritt. Auf die äußere Hülse wird zunächst die erste Federscheibe aufgeschoben. Die erste Federscheibe weist hierzu eine entsprechende zentrale Öffnung auf. Im montierten Zustand liegt die erste Federscheibe federnd elastisch auf einer dem Trägerbauteil abgewandten ersten Seite, insbesondere einer Oberseite, des Bauteils an. In dem erläuterten Zustand, bei auf die äußere Hülse aufgeschobener erster Federscheibe und in die äußere Hülse mit dem Befestigungsbolzen eingesetzter innerer Hülse wird das Befestigungssystem auf die erste Seite des Bauteils aufgesetzt. Dabei tritt die äußere Hülse durch die Durchgangsöffnung des Bauteils hindurch, so dass anschließend die zweite Federscheibe von der dem Trägerbauteil zugewandten zweiten Seite des Bauteils, beispielsweise einer Unterseite des Bauteils, ebenfalls auf die äußere Hülse aufgeschoben werden kann. Die zweite Federscheibe legt sich im montierten Zustand federnd elastisch an die zweite Seite des Bauteils an. Beide Federscheiben können dabei in Axialrichtung beweglich auf der äußeren Hülse angeordnet sein.
Zur weiteren Montage wird das Bauteil mit dem Befestigungssystem zu der Befestigungsbohrung des Trägerbauteils ausgerichtet und der Befestigungsbolzen in die Befestigungsbohrung des Trägerbauteils eingesetzt, beispielsweise eingeschraubt. Das Bauteil wird so mittels des Befestigungssystems an dem Trägerbauteil befestigt. Indem sich von der ersten und zweiten Seite die erste und die zweite Federscheibe federnd elastisch an das Bauteil anlegen, ist das Bauteil schwingungstechnisch gut von dem Trägerbauteil entkoppelt. Handelt es sich bei dem Trägerbauteil beispielsweise um ein im Betrieb vibrierendes Bauteil, wie ein Motorblockbauteil, übertragen sich diese Vibrationen in vorteilhafter Weise im Wesentlichen nicht auf das Bauteil. Beschädigungen des Bauteils oder unerwünschte Geräuschbildung werden vermieden. Außerdem werden durch die Federscheiben thermische Größenänderungen ausgeglichen, die beispielsweise bei im Betrieb stark erhitzten Trägerbauteilen auftreten können. Es erfolgt also auch eine thermische Entkopplung.
Erfindungsgemäß ist darüber hinaus ein weitestgehendes Herausziehen des Befestigungsbolzens aus dem Befestigungssystem möglich. Dazu ist einerseits der Befestigungsbolzen axial beweglich in der inneren Hülse gelagert, so dass er bis zu einer beispielsweise durch geeignete Anschlagmittel vorgegebenen axialen Maximalposition aus der inneren Hülse herausgezogen werden kann. Andererseits ist die innere Hülse axial beweglich in der äußeren Hülse gelagert, so dass die innere Hülse wiederum bis zu einer beispielsweise durch geeignete Anschlagmittel vorgegebenen axialen Maximalposition aus der äußeren Hülse herausgezogen werden kann. Durch diese teleskopartige Ausbildung wird eine größere axiale Beweglichkeit des Befestigungsbolzens relativ zu der äußeren Hülse und damit dem Trägerbauteil bzw. Bauteil ermöglicht.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die äußere Hülse und/oder die innere Hülse die im Zuge des Befestigens des Befestigungsbolzens in der Befestigungsbohrung entstehenden Druckkräfte aufnehmen, so dass das Bauteil keinen die Bauteilintegrität gegebenenfalls gefährdenden Druckkräften ausgesetzt ist. Zu diesem Zweck kann bei an dem Trägerbauteil montiertem Bauteil einerseits der Bolzenkopf an dem ihm zugewandten Ende der äußeren bzw. inneren Hülse anliegen und das gegenüberliegende Ende der äußeren bzw. inneren Hülse an dem Trägerbauteil anliegen. Die äußere Hülse bzw. die innere Hülse wird so einerseits an dem Bolzenkopf und andererseits an dem Trägerbauteil abgestützt und das Bauteil optimal geschützt. So kann ein maximales Einsetzen des Befestigungsbolzens in die Befestigungsbohrung des Trägerbauteils erfolgen ohne Gefahr für das Bauteil. Die im Zuge der Befestigung auftretenden Druckkräfte können dabei insbesondere vollständig von der äußeren Hülse oder der inneren Hülse aufgenommen werden. die jeweils andere Hülse muss dann keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Druckkraftaufnahme erfüllen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können der Befestigungsbolzen, die innere Hülse, die äußere Hülse und die erste Federscheibe in einer Vormontagestellung verliersicher miteinander verbindbar sein. Auf diese Weise ist in besonders benutzerfreundlicher Weise eine Vormontage von vier der fünf Komponenten des Befestigungssystems erfolgt. Diese Vormontagestellung kann auch den Anlieferungszustand des Befestigungssystems bilden, so dass nur zwei Teile angeliefert und am Montageort gehandhabt werden müssen, nämlich einerseits die vormontierten Befestigungsbolzen, innere Hülse, äußere Hülse und erste Federscheibe und andererseits die zweite Federscheibe. Durch diese Ausgestaltung ist auch eine einfache Vormontage an dem Bauteil möglich, indem zunächst die Bauteilgruppe aus Befestigungsbolzen, innerer Hülse, äußerer Hülse und erster Federscheibe an das Bauteil angesetzt und durch die Durchgangsöffnung des Bauteils hindurchgesteckt wird und anschließend die zweite Federscheibe von der anderen Bauteilseite auf die äußere Hülse aufgesteckt wird. In diesem vormontierten Zustand kann das Bauteil dann mit dem Befestigungssystem in einfacher Weise für die Endmontage zu dem Trägerbauteil ausgerichtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können erste Anschlagmittel vorgesehen sein, die eine aus der inneren Hülse axial maximal herausgezogene Position des Befestigungsbolzens vorgeben. Beispielsweise können der Befestigungsbolzen und die innere Hülse solche ersten Anschlagmittel aufweisen. Die ersten Anschlagmittel können zusammenwirkende erste Anschlagvorsprünge des Befestigungsbolzens und der inneren Hülse umfassen. Es ist weiterhin möglich, dass die innere Hülse und die äußere Hülse zweite Anschlagmittel aufweisen, die eine aus der äußeren Hülse axial maximal herausgezogene Position der inneren Hülse vorgeben. Die zweiten Anschlagmittel können wiederum zusammenwirkende zweite Anschlagvorsprünge der inneren Hülse und der äußeren Hülse umfassen.
Durch die vorgenannten Ausgestaltungen kann in vorteilhafter Weise eine verliersichere Vormontage von Befestigungsbolzen, innerer Hülse und äußerer Hülse realisiert werden. Die ersten Anschlagmittel können zum Beispiel einen ringförmigen Anschlagvorsprung bzw. Anschlagring am Schaft des Befestigungsbolzens und an der Innenseite der die Durchgangsöffnung der inneren Hülse begrenzenden Wand vorgesehene Anschlagvorsprünge umfassen. Es wäre jedoch natürlich auch eine Umkehr möglich, wobei beispielsweise an der Innenseite der Wand der Durchgangsöffnung der inneren Hülse ein ringförmiger Vorsprung und an dem Schaft des Befestigungsbolzens mehrere Anschlagvorsprünge ausgebildet sind. Der oder die Anschlagvorsprünge an der Innenseite der Wand der Durchgangsöffnung der inneren Hülse sind dabei insbesondere an einem Einführende der Durchgangsöffnung für den Befestigungsbolzen ausgebildet, um den axialen Verfahrweg des Befestigungsbolzens in der inneren Hülse zu maximieren. Die zweiten Anschlagmittel können einen an einer Außenseite der Wand der inneren Hülse vorgesehenen ringförmigen Anschlagvorsprung umfassen und an einer Innenseite der die Durchgangsöffnung der äußeren Hülse begrenzenden Wand ausgebildete Anschlagvorsprünge. Wiederum ist jedoch auch eine umgekehrte Ausgestaltung denkbar, bei der an der Außenseite der Wand der inneren Hülse mehrere Anschlagvorsprünge ausgebildet sind und an der Innenseite der Wand der äußeren Hülse ein ringförmiger Anschlagvorsprung. Wiederum zur Maximierung des axialen Verfahrwegs in diesem Fall der inneren Hülse in der äußeren Hülse sind der oder die Anschlagvorsprünge an der Außenseite der Wand der inneren Hülse im Bereich eines der Einführöffnung gegenüberliegenden Endes der inneren Hülse ausgebildet und die Anschlagvorsprünge an der Innenseite der Wand der äußeren Hülse im Bereich einer im montierten Zustand dem Bauteil bzw. Trägerbauteil abgewandten Einführende der Durchgangsöffnung der äußeren Hülse.
Nach einer weiteren Ausgestaltung können die ersten Anschlagmittel eine auf den Befestigungsbolzen aufsteckbare Anschlaghülse umfassen. Die Anschlaghülse kann aus einem Kunststoff bestehen. Sie befindet sich im vormontierten Zustand des Befestigungssystems zwischen Befestigungsbolzen und innerer Hülse. Sie kann beispielsweise durch Reibschluss oder Formschluss eine aus der inneren Hülse axial maximal herausgezogene Position des Befestigungsbolzens vorgeben.
Zur Vormontage des Befestigungsbolzens in der inneren Hülse können die ersten Anschlagmittel von Befestigungsbolzen und innerer Hülse unter vorzugsweise elastischer Verformung aneinander vorbeigeführt werden. Anschließend sind sie gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Es müsste vielmehr erneut bewusst eine entsprechende Demontagekraft ausgeübt werden. Entsprechend können zur Vormontage der inneren Hülse in der äußeren Hülse die zweiten Anschlagmittel von innerer und äußerer Hülse unter vorzugsweise elastischer Verformung der inneren und/oder äußeren Hülse aneinander vorbeigeführt werden. Anschließend sind auch sie gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Es müsste vielmehr erneut bewusst eine entsprechende Demontagekraft ausgeübt werden.
Wie bereits erläutert, ist die äußere Hülse insbesondere dazu ausgebildet, mit einem ersten Ende durch die Durchgangsöffnung des Bauteils hindurchgeführt zu werden. Die äußere Hülse kann an ihrem ersten Ende eine ringförmige Querschnittserweiterung aufweisen, die ein Lösen der auf die äußere Hülse aufgesteckten ersten Federscheibe und/oder zweiten Federscheibe von der äußeren Hülse verhindert. Dies bildet einen weiteren Bestandteil der verliersicheren Vormontage. So kann die erste Federscheibe zum Erreichen der Vormontagestellung durch Ausüben einer ausreichenden Druckkraft unter elastischer und/oder plastischer Verformung über die ringförmige Querschnittserweiterung gedrückt und auf die äußere Hülse aufgeschoben werden. Im aufgesteckten Zustand verhindert die Querschnittserweiterung ein unbeabsichtigtes Lösen der ersten Federscheibe von der äußeren Hülse. Sie ist in der Vormontagestellung also verliersicher an der äußeren Hülse gehalten. Sie kann allerdings durch Ausüben einer entsprechenden Zugkraft wieder unter elastischer Verformung von der äußeren Hülse gelöst werden. Auch die zweite Federscheibe kann im Zuge der Montage über die ringförmige Querschnittserweiterung gedrückt und unter elastischer und/oder plastischer Verformung auf die äußere Hülse aufgeschoben werden, so dass auch diese zweite Federscheibe an der äußeren Hülse gehalten ist. Dadurch ist die eingangs erläuterte Vormontage des erfindungsgemäßen Befestigungssystems an dem Bauteil möglich.
Der Befestigungsbolzen weist vorzugsweise einen Bolzenkopf auf, dessen Querschnitt größer ist als der Außendurchmesser der inneren Hülse bzw. als die Durchgangsöffnung der äußeren Hülse. Der Bolzenkopf verhindert, dass der Befestigungsbolzen nach dem Einsetzen in die innere Hülse durch diese oder gemeinsam mit dieser durch die äußere Hülse hindurch herausfallen kann. Außerdem kann er zum Eingriff eines Montagewerkzeugs dienen. Gemeinsam mit dem die axial maximal herausgezogenen Positionen definierenden ersten und zweiten Anschlagmitteln ist sichergestellt, dass die betreffenden Teile des Befestigungssystems in der Vormontagestellung verliersicher aneinander gehalten sind.
Die äußere Hülse kann nach einer weiteren Ausgestaltung einen ein Einführende ihrer Durchgangsöffnung umgebenden Anlageflansch aufweisen, an dem ein Bolzenkopf des Befestigungsbolzens bei an dem Trägerbauteil befestigtem Bauteil zur Anlage kommt. Das Einführende ist das dem Kopf des Befestigungsbolzens zugewandte Ende der Durchgangsöffnung. Bei an dem Trägerbauteil montiertem Bauteil liegt einerseits der Bolzenkopf an dem an einem Ende der äußeren Hülse ausgebildeten Anlageflansch an. Das gegenüberliegende Ende der äußeren Hülse (erstes Ende) liegt an dem Trägerbauteil an. Dadurch wird eine beim Einschrauben des Befestigungsbolzens in die Befestigungsbohrung auftretende Druckkraft von der äußeren Hülse sicher aufgenommen. Das Bauteil wird geschützt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die erste Federscheibe und/oder die zweite Federscheibe einen eine zentrale Öffnung, mit der sie auf die äußere Hülse aufgeschoben wird, zumindest abschnittsweise umgebenden, sich in Axialrichtung der äußeren Hülse erstreckenden Kragen aufweist. Dieser Kragen bzw. diese Kragenabschnitte reduzieren eine mögliche Verkippung zwischen der jeweiligen Federscheibe und der äußeren Hülse im Zuge der Montage.
Die Erfindung betrifft auch ein System aus einem erfindungsgemäßen Befestigungssystem sowie einem Trägerbauteil mit einer Befestigungsbohrung für den Befestigungsbolzen und einem daran zu befestigendem Bauteil mit einer Durchgangsöffnung für den Befestigungsbolzen. Das System kann sich insbesondere im vollständig an dem Trägerbauteil montierten Zustand des Bauteils befinden. Das Trägerbauteil kann, wie bereits erläutert, ein Motorblockbauteil eines Fahrzeugs sein. Das Bauteil kann, wie ebenfalls bereits erläutert, beispielsweise ein Wärmeschild sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, dass das Bauteil im an dem Trägerbauteil befestigten Zustand nur an der ersten und zweiten Federscheibe des Befestigungssystems anliegt. Insbesondere liegt das Bauteil nicht direkt an der äußeren Hülse an. Auf diese Weise wird neben einer schwingungstechnischen Entkopplung eine weitergehende thermische Entkopplung des Bauteils von dem Trägerbauteil erreicht. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn es sich bei dem Trägerbauteil um ein sich im Betrieb stark erwärmendes Bauteil, wie ein Motorblockbauteil, handelt. Solche Trägerbauteile können im Betrieb ohne weiteres Temperaturen bis zu 350°C erreichen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Trägerbauteil eine die Befestigungsbohrung ringförmig umgebende Vertiefung zur Aufnahme des ersten Endes der äußeren Hülse aufweisen. Die Vertiefung ist an die Geometrie des ersten Endes der äußeren Hülse angepasst. Beispielsweise kann die Vertiefung kreisringförmig sein mit einem nur geringfügig größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des insbesondere kreiszylindrisch ausgebildeten ersten Endes der äußeren Hülse. Das erste Ende der äußeren Hülse wird dann passgenau durch die Vertiefung aufgenommen. Diese ringförmige Vertiefung stellt eine Zentrierungsfunktion des Befestigungssystems, insbesondere des Befestigungsbolzens, in Bezug auf die Aufnahmebohrung des Trägerbauteils im Zuge der Montage bereit. Hierdurch wird die Montage erheblich vereinfacht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1 ein erfindungsgemäßes Befestigungssystem in einer teilweise geschnittenen Explosionsdarstellung,
2 die innere Hülse des Befestigungssystems aus 1 in einer perspektivischen Darstellung,
3 die äußere Hülse des Befestigungssystems aus 1 in einer perspektivischen Darstellung,
4 eine Federscheibe des Befestigungssystems aus 1 in einer perspektivischen Darstellung,
5 das in 1 gezeigte Befestigungssystem in einer Vormontagestellung,
6 das Befestigungssystem aus 5 in einem teilweise montierten Zustand,
7 das Befestigungssystem aus 5 in einem vollständig montierten Zustand, und
8 die Darstellung aus 7 für ein anderes Trägerbauteil.

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
Das erfindungsgemäße Befestigungssystem umfasst fünf Komponenten, nämlich einen Befestigungsbolzen 10, eine innere Hülse 12, eine äußere Hülse 14, eine erste Federscheibe 16 und eine zweite Federscheibe 18. Der Befestigungsbolzen 10 besitzt einen Schaft 20, der beispielsweise ein Außengewinde zum Einschrauben in ein Innengewinde einer Befestigungsbohrung eines Trägerbauteils aufweist. An dem Schaft 20 ist außerdem ein Anschlagring 22 ausgebildet, der einen Anschlagvorsprung bildet. Außerdem weist der Befestigungsbolzen 10 einen Bolzenkopf 24 auf mit einer Kopfplatte 26 und einem Eingriffsabschnitt 28 für ein Montagewerkzeug.
Die innere Hülse 12 ist im gezeigten Beispiel hohlzylindrisch ausgebildet. Sie bildet eine von einer Hülsenwand 30 begrenzte Durchgangsöffnung 32 für den Schaft 20 des Befestigungsbolzens 10. An dem Einführende der Durchgangsöffnung 32, in 1 dem oberen Ende, sind in dem gezeigten Beispiel drei gleichmäßig über dem Umfang der Innenseite der Hülsenwand 30 verteilt angeordnete Anschlagvorsprünge 34 vorgesehen. An dem dem Einführende gegenüberliegenden Ende ist an der Außenseite der Hülsenwand 30 ein umlaufender Anschlagring 36 ausgebildet, der einen Anschlagvorsprung bildet. Die innere Hülse 12 kann beispielsweise aus Metall bestehen.
Die äußere Hülse 14 ist ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet. Eine Hülsenwand 38 begrenzt eine Durchgangsöffnung 40, in die die innere Hülse 12 eingesetzt werden kann und die von dem Schaft 20 des Befestigungsbolzens 10 gemeinsam mit der inneren Hülse 12 durchtreten werden kann. An einem ersten Ende, in 1 dem unteren Ende, weist die Hülsenwand 38 der äußeren Hülse 14 eine umlaufende Querschnittserweiterung 42 auf. An ihrem gegenüberliegenden Ende, welches ein Einführende für den Schaft 20 des Befestigungsbolzens 10 bildet, ist ein umlaufender Anlageflansch 44 ausgebildet. Außerdem sind nahe dem in 1 oberen Ende an der Innenseite der Hülsenwand 38 im dargestellten Beispiel drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Anschlagvorsprünge 46 vorgesehen. Die Anschlagvorsprünge 46 können zum Beispiel durch Eindrücken ausgebildet werden, wodurch entsprechend an der Außenseite der Wand 38 korrespondierende Vertiefungen 48 entstehen. Diese haben vorliegend keine Funktion und können entsprechend auch wegfallen. Die äußere Hülse 14 kann beispielsweise ebenfalls aus Metall bestehen.
In 4 ist die erste Federscheibe 16 des erfindungsgemäßen Befestigungssystems gezeigt. Sie besitzt einen geschlossenen Außenring 50, von dem ausgehend sich mehrere Federlaschen 52 radial einwärts erstrecken. Die Federlaschen 52, von denen in dem dargestellten Beispiel sechs vorgesehen sind, bilden gemeinsam eine zentrale Öffnung 54. Außerdem ist in 4 zu erkennen, dass am freien Ende jeder Federlasche 52 Kragenabschnitte 56 ausgebildet sind, die sich in Axialrichtung der zentralen Öffnung 54 erstrecken. Diese Kragenabschnitte 56 bilden einen die zentrale Öffnung 54 abschnittsweise umgebenden Kragen. Die erste Federscheibe 16 kann beispielsweise aus einem Metall, insbesondere einem Federstahl bestehen. Die zweite Federscheibe 18 ist identisch zu der ersten Federscheibe 16 ausgebildet. Sie wird lediglich für die Montage umgedreht, wie beispielsweise in 1 zu erkennen.
Anhand der 5 bis 7 soll die Montage eines Bauteils 58 mit einer Durchgangsöffnung 60 an einem Trägerbauteil 62 mit einer Befestigungsbohrung 64 näher erläutert werden. Die Befestigungsbohrung 64 besitzt, wie bereits erläutert, vorzugsweise ein zu dem Außengewinde des Befestigungsbolzen 10 korrespondierendes Innengewinde. Bei dem Bauteil 58 kann es sich zum Beispiel um ein Wärmeschild handeln. Bei dem Trägerbauteil 62 kann es sich zum Beispiel um ein Motorblockbauteil handeln. Es sind aber auch andere Bauteile bzw. Trägerbauteile möglich.
5 zeigt das erfindungsgemäße Befestigungssystem in einer Vormontagestellung und vor der Montage an dem Bauteil 58 und dem Trägerbauteil 62. In dieser Vormontagestellung sind der Befestigungsbolzen 10, die innere Hülse 12, die äußere Hülse 14 und die erste Federscheibe 16 verliersicher miteinander verbunden. Zum Erreichen dieser Vormontagestellung wird der Befestigungsbolzen 10 mit seinem Schaft 20 in die Durchgangsöffnung 32 der inneren Hülse 12 eingesetzt und die innere Hülse 12 in die Durchgangsöffnung 40 der äußeren Hülse 14 eingesetzt. Außerdem wird die erste Federscheibe 16 mit ihrer zentralen Öffnung 54 auf die Hülsenwand 38 der äußeren Hülse 14 aufgeschoben. 5 zeigt dabei die axial maximal aus der inneren Hülse 12 herausgezogene Stellung des Befestigungsbolzens 10 und die axial maximal aus der äußeren Hülse 14 herausgezogene Stellung der inneren Hülse 12. In dieser Stellung kommt der Anschlagring 22 des Befestigungsbolzens 10 zur Anlage an den Anschlagvorsprüngen 34 der inneren Hülse 12. Der Anschlagring 36 der inneren Hülse 12 kommt zur Anlage an den Anschlagvorsprüngen 46 der äußeren Hülse 14. Außerdem verhindert die ringförmige Querschnitterweiterung 42 der äußeren Hülse 14 ein unbeabsichtigtes Lösen der ersten Federscheibe 16 von der äußeren Hülse 14. Weiterhin ist in 5 zu erkennen, dass der Querschnitt der Kopfplatte 26 des Befestigungsbolzens 10 einen größeren Querschnitt besitzt als die innere Hülse 12 und die Durchgangsöffnung 40 der äußeren Hülse 14. Damit sind die genannten vier Komponenten des erfindungsgemäßen Befestigungssystems in der in 5 gezeigten Vormontagestellung verliersicher aneinander gehalten.
Es versteht sich, dass für die Montage teilweise ein aneinander Vorbeiführen der zusammenwirkenden Anschlagvorsprünge erforderlich ist. Dies kann jeweils unter elastischer Verformung und Ausüben einer entsprechenden Druckkraft erfolgen. Entsprechend ist auch ein Lösen der in 5 vormontiert gezeigten Komponenten voneinander durch Ausüben einer entsprechenden Zugkraft wieder möglich. Von allein lösen sich die Komponenten allerdings nicht, so dass sie in diesem Zustand problemlos auch in größeren Mengen gesammelt beispielsweise an einen Montageort angeliefert werden können.
Zur weiteren Vormontage wird ausgehend von der in 5 gezeigten Vormontagestellung zunächst die äußere Hülse 38 in die Durchgangsöffnung 60 des Bauteils 58 eingeschoben und die zweite Federscheibe 18 von der gegenüberliegenden Bauteilseite auf die äußere Hülse 14 aufgesteckt. Dabei durchtritt die Querschnittserweiterung 42 der äußeren Hülse 14 wiederum die zentrale Öffnung 54 der zweiten Federscheibe 18, so dass anschließend auch die zweite Federscheibe 18 und mit ihr das Bauteil 58 verliersicher mit den weiteren Komponenten des Befestigungssystems verbunden sind. In diesem vormontierten Zustand kann das Bauteil 58 gemeinsam mit dem Befestigungssystem zu dem Trägerbauteil 62 ausgerichtet werden und in die in 6 gezeigte Stellung gebracht werden.
Es ist noch darauf hinzuweisen, dass das Trägerbauteil 62 eine die Befestigungsbohrung 64 ringförmig umgebende Vertiefung 66 zur Aufnahme des ersten Endes der äußeren Hülse 14, insbesondere zur Aufnahme der Querschnittserweiterung 42 der äußeren Hülse 14 aufweist. Die Vertiefung 66 ist dabei an die Form der Querschnittserweiterung 42 angepasst. Insbesondere besitzt die ringförmige Vertiefung 66 einen nur unwesentlich größeren Aufnahmedurchmesser als der Außendurchmesser der Querschnittserweiterung 42, so dass diese passgenau von der Vertiefung 66 aufgenommen wird. Es wird dadurch eine Zentrierung des Befestigungssystems und damit des Befestigungsbolzens 10 in Bezug auf die Befestigungsbohrung 64 des Trägerbauteils 62 erreicht, wie insbesondere in dem in 6 gezeigten Vormontagezustand vor dem Einschrauben des Befestigungsbolzens 10 zu erkennen.
Zur abschließenden Montage wird der Befestigungsbolzen 10 ausgehend von der in 6 gezeigten Stellung in die Befestigungsbohrung 64 des Trägerbauteils 62 eingeschraubt. Im fertig montierten Zustand kommt die Kopfplatte 26 des Bolzenkopfes 24 zur Anlage an dem Anlageflansch 44 der äußeren Hülse 14. Das gegenüberliegende Ende der äußeren Hülse 14 ist wie in den Figuren erkennbar über die Querschnittserweiterung 42 an dem Trägerbauteil 62 abgestützt. Auf diese Weise nimmt die äußere Hülse 14 die im Zuge des Einschraubens des Befestigungsbolzens 10 auftretenden Druckkräfte auf, so dass diese nicht auf das Bauteil 58 übertragen werden.
Außerdem ist in 7 zu erkennen, dass das Bauteil 58 im fertig an dem Trägerbauteil montierten Zustand nur mit der ersten und zweiten Federscheibe 16, 18 in Kontakt kommt und insbesondere nicht mit der äußeren Hülse 14. Dadurch wird eine besonders gute schwingungstechnische und thermische Entkopplung des Bauteils 58 von dem Trägerbauteil 62 erreicht. Zur Demontage kann der Befestigungsbolzen 10 wieder aus der Befestigungsbohrung 64 herausgeschraubt werden und anschließend das Bauteil 58 von dem Trägerbauteil 62 gelöst werden. Um das Befestigungssystems auch von dem Bauteil 58 zu demontieren, kann anschließend die zweite Federscheibe 18 unter elastischer Verformung über die Querschnittserweiterung 42 hinweg von der äußeren Hülse 14 abgezogen werden.
In 8 ist die in 7 gezeigte Darstellung für ein anderes Trägerbauteil 62' gezeigt. Dieses Trägerbauteil 62' unterscheidet sich von dem in den 6 und 7 gezeigten Beispiel lediglich dadurch, dass es keine Vertiefung 66 aufweist. Die äußere Hülse 14 liegt entsprechend auf der Oberseite des Trägerbauteils 62' auf. Im Übrigen entspricht das Beispiel aus 8 dem anhand der 1 bis 7 erläuterten Beispiel.
Bezugszeichenliste

10: Befestigungsbolzen
12: Innere Hülse
14: Äußere Hülse
16: Erste Federscheibe
18: Zweite Federscheibe
20: Schaft
22: Anschlagring
24: Bolzenkopf
26: Kopfplatte
28: Eingriffsabschnitt
30: Hülsenwand
32: Durchgangsöffnung
34: Anschlagvorsprünge
36: Anschlagring
38: Hülsenwand
40: Durchgangsöffnung
42: Querschnittserweiterung
44: Anlageflansch
46: Anschlagvorsprünge
48: Vertiefungen
50: Außenring
52: Federlaschen
54: Zentrale Öffnung
56: Kragenabschnitte
58: Bauteil
60: Durchgangsöffnung
62: Trägerbauteil
62': Trägerbauteil
64: Befestigungsbohrung
66: Vertiefung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9587664 B2 [0001]

Claims

Befestigungssystem zur Befestigung eines Bauteils (58) an einem Trägerbauteil (62, 62'), vorzugsweise einem Trägerbauteil (62, 62') eines Fahrzeugs, umfassend einen durch eine Durchgangsöffnung (60) des Bauteils (58) steckbaren und in einer Befestigungsbohrung (64) des Trägerbauteils (62, 62') befestigbaren Befestigungsbolzen (10) sowie eine äußere Hülse (14) und eine in einer Durchgangsöffnung (40) der äußeren Hülse (14) axial beweglich gelagerte innere Hülse (12), wobei die innere Hülse (12) eine Durchgangsöffnung (32) für den Befestigungsbolzen (10) bildet, in der der Befestigungsbolzen (10) axial beweglich gelagert ist, weiter umfassend eine auf die äußere Hülse (14) aufsteckbare erste Federscheibe (16), die dazu ausgebildet ist, sich im an dem Trägerbauteil (62, 62') befestigten Zustand an eine erste Seite des Bauteils (58) anzulegen, und eine ebenfalls auf die äußere Hülse (14) aufsteckbare zweite Federscheibe (18), die dazu ausgebildet ist, sich im an dem Trägerbauteil (62, 62') befestigten Zustand an eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Bauteils (58) anzulegen.
Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülse (14) und/oder die innere Hülse (12) die im Zuge des Befestigens des Befestigungsbolzens (10) in der Befestigungsbohrung entstehenden Druckkräfte aufnimmt.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbolzen (10), die innere Hülse (12), die äußere Hülse (14) und die erste Federscheibe (16) in einer Vormontagestellung verliersicher miteinander verbindbar sind.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Anschlagmittel vorgesehen sind, die eine aus der inneren Hülse (12) axial maximal herausgezogene Position des Befestigungsbolzens (10) vorgeben.
Befestigungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlagmittel zusammenwirkende erste Anschlagvorsprünge (22, 34) des Befestigungsbolzens (10) und der inneren Hülse (12) umfassen.
Befestigungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlagmittel eine auf den Befestigungsbolzen (10) aufsteckbare Anschlaghülse umfassen.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Hülse (12) und die äußere Hülse (14) zweite Anschlagmittel aufweisen, die eine aus der äußeren Hülse (14) axial maximal herausgezogene Position der inneren Hülse (12) vorgeben.
Befestigungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Anschlagmittel zusammenwirkende zweite Anschlagvorsprünge (36, 46) der inneren Hülse (12) und der äußeren Hülse (14) umfassen.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülse (14) dazu ausgebildet ist, mit einem ersten Ende durch die Durchgangsöffnung (60) des Bauteils (58) hindurchgeführt zu werden.
Befestigungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülse (14) an ihrem ersten Ende eine ringförmige Querschnittserweiterung (42) aufweist, die ein Lösen der auf die äußere Hülse (14) aufgesteckten ersten Federscheibe (16) und/oder zweiten Federscheibe (18) von der äußeren Hülse (14) verhindert.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülse (14) einen ein Einführende ihrer Durchgangsöffnung (40) umgebenden Anlageflansch (44) aufweist, an dem ein Bolzenkopf (24) des Befestigungsbolzens (10) bei an dem Trägerbauteil (62, 62') befestigtem Bauteil (58) zur Anlage kommt.
Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federscheibe (16) und/oder die zweite Federscheibe (18) einen eine zentrale Öffnung (54), mit der sie auf die äußere Hülse (14) aufgeschoben wird, zumindest abschnittsweise umgebenden, sich in Axialrichtung der äußeren Hülse (14) erstreckenden Kragen aufweist.
System aus einem Befestigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie einem Trägerbauteil (62, 62') mit einer Befestigungsbohrung (64) für den Befestigungsbolzen (10) und einem daran zu befestigenden Bauteil (58) mit einer Durchgangsöffnung (60) für den Befestigungsbolzen (10).
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (58) im an dem Trägerbauteil befestigten Zustand nur an der ersten und zweiten Federscheibe (18) des Befestigungssystems anliegt.
System nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (62) eine die Befestigungsbohrung (64) ringförmig umgebende Vertiefung (66) zur Aufnahme des ersten Endes der äußeren Hülse (14) aufweist.