DE102017207389A1

DE102017207389A1 - Ausgleichselement

Info

Publication number: DE102017207389A1
Application number: DE102017207389.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Giere
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2018-11-08

Abstract

Um eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zu dem ersten Bauteil beabstandeten zweiten Bauteil zu schaffen, welche zum einen vielfältige Vormontagemöglichkeiten bietet und zum anderen eine Bearbeitung eines ersten Bauteils und der Vorrichtung nach der Vormontage, beispielsweise eine Beschichtung, ermöglicht, ohne das Bauteil und die Vorrichtung in seiner Funktion zu beeinträchtigen, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung (100) ein mit dem ersten Bauteil (12) verbindbares Basiselement (11) aufweist, wobei das Basiselement (11) ein Außengewinde (16) und ein erstes Innengewinde aufweist, wobei das Außengewinde (16) des Basiselements (11) und das erste Innengewinde des Basiselements (11) gegenläufig zueinander ausgebildet sind, wobei in das erste Innengewinde des Basiselements (11) eine Schraube zur Befestigung des zweiten Bauteils (14) einschraubbar ist, wobei die Vorrichtung (100) eine Hülse (10) mit einem zweiten Innengewinde aufweist, wobei das zweite Innengewinde der Hülse (10) und das Außengewinde (16) des Basiselements (11) ineinander verschraubbar sind, wobei die Hülse (10) ein Mitnahmeelement (13) aufweist, durch welches ein mittels der Schraube, welche in das erste Innengewinde des Basiselements (11) einschraubbar ist, eingebrachtes Drehmoment übertragbar ist, bis sich die Hülse (10) in einer Anschlagsposition an dem zweiten Bauteil (14) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zu dem ersten Bauteil beabstandeten zweiten Bauteil sowie ein Verfahren zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zu dem ersten Bauteil beabstandeten zweiten Bauteil.
Stand der Technik
Eine solche Vorrichtung zum verspannenden Verbinden von zwei in Abstand befindlichen Bauteilen ist beispielsweise aus der DE 198 39 710 A1 bekannt. Die Vorrichtung ist versehen mit einer Verbindungsschraube zum Einschrauben in das erste Bauteil, einem Ausgleichselement zur Anlage an dem ersten Bauteil sowie einem dem zweiten Bauteil zugeordneten Grundelement. Das Ausgleichselement und das Grundelement stehen derart in Eingriff miteinander, dass das Ausgleichselement bezüglich des Grundelements axial verschiebbar ist, solange sich Verbindungsschraube und Ausgleichselement in einem ersten axialen Stellungsbereich zueinander befinden, und sie sind axial relativ zueinander in der Verbindungsstelle arretiert, wenn sich Verbindungsschraube und Ausgleichselement in einem zweiten axialen Stellungsbereich relativ zueinander befinden. Das Ausgleichselement wird in dem ersten axialen Stellungsbereich durch axiale Verschiebung der Verbindungsschraube in die Verbindungsstellung mitgeschleppt.
Weiterhin ist aus der DE 100 04 697 A1 eine weitere Vorrichtung zum verspannenden Verbinden von mit Abstand zueinander liegenden Bauteilen mittels eines im Abstandsraum angeordneten Distanzstücks und eines die beiden Bauteile gegeneinander verspannenden Spannstücks bekannt, wobei die Befestigungsbetätigung des Spannstückes zunächst das Distanzstück von einer Beabstandungsstellung zu einer Anlagestellung zum zweiten Bauteil verlagert und nachfolgend die Vorrichtung mittels gegen die Wandung einer Einsteckhöhlung des ersten Bauteils tretenden Spannelemente am ersten Bauteil festlegt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Spreizelemente dem Distanzstück zugeordnet sind.
Aus der DE 42 24 575 A1 ist zudem eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden von mit Abstand zueinander liegenden Bauteilen mittels einer Verbindungsschraube und mittels einer im Abstandsraum angeordneten von der Schraube mitgeschleppten Distanzscheibe bekannt, welche mit wendelgangförmig liegenden Steigungs-Stützflächen ausgestattet ist, denen formpassende wendelförmige, dem anderen Bauteil zugeordnete Gegensteigungs-Stützflächen gegenüberliegen; zur Erzielung einer insbesondere bautechnisch optimalen Lösung wird vorgeschlagen, dass die Abstützhöhe durch die Spannkraft der Verbindungsschraube um ein vorbestimmtes Maß verkleinerbar ist.
Mit den nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur beabstandeten Befestigung zweier Bauteile miteinander ist es nicht möglich, die Bauteile nach erfolgter Vormontage der Vorrichtung weiteren Prozessschritten, beispielsweise Beschichtungen, zu unterziehen, da dies beispielsweise zu einem Verkleben der an der Vorrichtung befindlichen Gewinde führen könnte.
Ferner weisen bekannte Lösungen eine hohe Anzahl an Bauteilen auf, und zur Befestigung der Vorrichtung an den Bauteilen müssen in der Regel beide Bauteile eine Lochbohrung zum Hindurchführen einer Schraube oder eines anderen Befestigungsmittels aufweisen.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zu dem ersten Bauteil beabstandeten zweiten Bauteil zu schaffen, welche zum einen vielfältige Vormontagemöglichkeiten bietet und zum anderen eine Bearbeitung eines ersten Bauteils und der Vorrichtung nach der Vormontage, beispielsweise eine Beschichtung, ermöglicht, ohne das Bauteil und die Vorrichtung in seiner Funktion zu beeinträchtigen.
Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zu dem ersten Bauteil beabstandeten zweiten Bauteil vor, wobei die Vorrichtung ein mit dem ersten Bauteil verbindbares Basiselement aufweist. Das Basiselement weist ein Außengewinde und ein erstes Innengewinde auf, welche gegenläufig zueinander ausgebildet sind. In das erste Innengewinde des Basiselements ist eine Schraube zur Befestigung des zweiten Bauteils einschraubbar. Ferner weist die Vorrichtung eine Hülse mit einem zweiten Innengewinde auf, wobei das zweite Innengewinde der Hülse und das Außengewinde des Basiselements ineinander verschraubbar sind. Im verschraubten Zustand von Basiselement und Hülse sitzt die Hülse auf dem Basiselement auf und umschließt das Basiselement im Wesentlichen.
Die Hülse weist ein Mitnahmeelement auf, durch welches ein mittels der Schraube, welche in das erste Innengewinde des Basiselements einschraubbar ist, eingebrachtes Drehmoment aufgrund der Hemmung zwischen dem Mitnahmeelement und der Schraube übertragbar ist. Die Schraube wird vor der Verschraubung mit der Vorrichtung durch eine am zweiten Bauteil befindliche Bohrung geführt, sodass das zweite Bauteil an der Vorrichtung befestigt wird.
Unter Aufbringung des Drehmoments ist die Hülse in eine Anschlagsposition überführbar, in welcher sie am zweiten Bauteil anliegt. Dabei bewegt sich die Hülse aufgrund der gegenläufig zueinander ausgebildeten Innen- bzw. Außengewinde relativ zum Basiselement, wobei die Verschiebung der Hülse entlang ihrer Längsachse der auszugleichenden Toleranz zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil entspricht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ausgehend von der Anschlagsposition unter Aufbringung eines Drehmoments in die Schraube in eine Befestigungsposition überführbar ist.
Unter weiterer Aufbringung von Drehmoment wird die Hemmung der Schraube im Mitnehmer überschritten, in dem das Material des Mitnehmers durchstoßen wird, sodass die Schraube weiter in das erste Innengewinde des Basiselements mit dem entsprechenden Montagedrehmoment einschraubbar ist, sodass das erste Bauteil und das zweite Bauteil sicher verspannt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Basiselement einen Kragen aufweist, wobei im verschraubten Zustand von Basiselement und Hülse die dem ersten Bauteil zugewandte erste Endfläche der Hülse auf dem Kragen aufliegt. Dabei liegt die Endfläche der Hülse insbesondere abdichtend auf dem Kragen des Basiselements auf, sodass keine Flüssigkeit in das Innengewinde der Hülse bzw. das Außengewinde des Basiselements eindringen kann. Zur Abdichtung kann zusätzlich eine Dichtung vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer angespritzten Dichtlippe. Dadurch ist auf vorteilhafte Weise das Beschichten in einem Beschichtungs- oder Lackierungsbad nach Vormontage der Vorrichtung möglich.
Eine derartige Vorrichtung ist vorteilhaft zur verspannenden Verbindung zweier Komponenten eines Hochvoltspeichers in einem elektrischen Fahrzeug anwendbar, wobei in diesem Fall das erste Bauteil die Unterschale des Hochvoltspeichers ist, welche mittels der Vorrichtung mit einer Modulbefestigungslasche eines Batteriemoduls verbindbar ist. Nach Befestigung der Vorrichtung an der Unterschale kann diese vorteilhaft mit der bereits montierten Vorrichtung beispielsweise Lackierbäder durchlaufen, ohne dass die Vorrichtung durch Eindringen von Lack oder ähnlichem in die Gewinde der Komponenten der Vorrichtung in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.
Zudem ist die Vorrichtung robust gegenüber anderen Einflüssen während der Lagerung und der Fertigung, welche die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigen könnten, wie beispielsweise Verunreinigungen während eines Schweißvorgangs zum Verbinden des ersten Bauteils mit der Vorrichtung. Ferner wird ein Verbinden des ersten Bauteils mit der Vorrichtung mittels Schweißen aufgrund der robusten Ausführung der Vorrichtung überhaupt erst ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Mitnahmeelement an der der ersten Endfläche gegenüberliegenden zweiten Endfläche der Hülse angeordnet ist. Der Mitnehmer ist dabei derart an einer zweiten Endflächen der Hülse angeordnet, dass ein Eindringen von Flüssigkeit in das zweite Innengewinde der Hülse verhindert wird.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an die Hülse, welche insbesondere aus Metall besteht, durch ein Spritzgussverfahren das Mitnahmeelement angespritzt ist. Zusätzlich kann ebenfalls die Dichtung bzw. die Dichtlippe an die Hülse mithilfe eines Spritzgussverfahrens angespritzt werden. Dadurch ist es möglich, dass das Mitnahmeelement und die Hülse als ein Teil ausgeführt sind, wodurch sich die Anzahl der Bauteile der Vorrichtung vorteilhaft reduziert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Hülse, das insbesondere angespritzte Mitnahmeelement und die angespritzte Dichtung bzw. Dichtlippe aus Kunststoff bestehen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung nur geringen Belastungen ausgesetzt ist. Vorteilhafterweise kann auch das Basiselement aus Kunststoff bestehen. Das Basiselement bestehend aus Kunststoff kann mittels Kleben, Stecken, Verrasten oder Anspritzen mit dem ersten Bauteil verbunden werden. Es ist jedoch auch eine Kombination aus einer Hülse bestehend aus Metall und einem Basiselement bestehend aus Kunststoff möglich. Durch die Ausführung der Komponenten der Vorrichtung aus Kunststoff wird zum einen der Herstellungsprozess vereinfacht und zum anderen weisen die Kunststoffkomponenten ein geringeres Gewicht im Vergleich zu der Ausführung der Komponenten aus Metall auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Basiselement mittels Schweißen, Nieten, Schrauben, Anspritzen, Stecken oder Kleben an dem ersten Bauteil fixierbar ist. Grundsätzlich ist jedoch auch jede weitere geeignete Art der Befestigung der Fixierung des Basiselements an dem ersten Bauteil denkbar.
Indem das Basiselement mittels Schweißen, Nieten, Schrauben, Anspritzen, Stecken oder Kleben am ersten Bauteil fixiert wird, ist keine Befestigungs-oder Aufnahmevorrichtung für die Vorrichtung am ersten Bauteil notwendig, da die Vorrichtung lediglich auf die Oberfläche des Bauteils aufgesetzt wird. Damit ist besonders vorteilhaft ein vielfältiger Einsatz der Vorrichtung zum toleranzausgleichenden Verbinden zweier Bauteile möglich, welcher nicht auf die Verbindung zweier plattenförmig ausgebildeter Bauteile beschränkt ist. Durch die zusätzlichen Anbringungsmöglichkeiten der Vorrichtung im ersten Bauteil kann je nach Anwendungsfall eine verbesserte Ausnutzung von Bauraum stattfinden.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zu dem ersten Bauteil beabstandeten zweiten Bauteil. Das Verfahren sieht vor, dass die Hülse mit dem an der Hülse angeordneten Element auf dem Basiselement verschraubt wird, bis die erste Endfläche der Hülse auf dem Kragen des Basiselements aufliegt, sodass das erste Ende der Hülse gegen das Eindringen von Flüssigkeit in einem möglicherweise darauffolgenden Beschichtungsschritt geschützt ist. Das zweite Ende der Hülse ist durch die Anordnung des Mitnahmeelements an der zweiten Endfläche der Hülse gegen das Eindringen von Flüssigkeit in das Innengewinde der Hülse geschützt.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens umfasst das Verbinden des Basiselements mit dem ersten Bauteil mittels Schweißen, Nieten, Schrauben, Anspritzen, Stecken und/oder Kleben.
Zur Verbindung der Vorrichtung mit dem zweiten Bauteil erfolgt in einem weiteren Schritt das Verschrauben des zweiten Bauteils mit der Vorrichtung, wobei eine Schraube zunächst durch ein Loch in das zweiten Bauteil und anschließend durch den Mitnehmer unter Rotation der Hülse in das Innengewinde des Basiselements verschraubt wird, bis die Hülse eine Anschlagsposition am zweiten Bauteil erreicht.
Ausgehend von der Anschlagsposition wird unter weiterer Aufbringung des Drehmoments ohne Rotation der Hülse die Schraube in das Innengewinde des Basiselements verschraubt, bis ein Befestigungszustand des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil erreicht ist.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Vorrichtung vor dem Verbinden des Basiselements mit dem ersten Bauteil oder vor dem Verschrauben des zweiten Bauteils mit der Vorrichtung beschichtet wird. Die Beschichtung der Vorrichtung bzw. des Verbunds aus Vorrichtung und ersten Bauteil ist vorteilhaft möglich, da das Außengewinde des Basiselements und das zweite Innengewinde der Hülse aufgrund des Aufliegens der ersten Endflächen der Hülse auf dem Kragen des Basiselements und der Anordnung des Mitnehmers auf der zweiten Endfläche der Hülse vor dem Eindringen von Flüssigkeit geschützt ist.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung

1 eine Explosionsansicht der Vorrichtung und
2 eine Querschnittsansicht durch die Längsachse der Vorrichtung, wobei die Vorrichtung am ersten Bauteil fixiert ist und noch kein Toleranzausgleich erfolgt ist.

In 1 ist die Vorrichtung 100 in eine Explosionsansicht dargestellt, wobei die Vorrichtung 100 ein Basiselement 11 umfasst, welches mit einer der Hülse abgewandten Unterseite 20 auf ein nicht dargestelltes erstes Bauteil aufsetzbar und fixierbar ist. Das Basiselement 11 umfasst ferner ein Außengewinde 16 und ein in der Zeichnung nicht dargestelltes erstes Innengewinde, sowie einen zwischen der Unterseite und dem Außengewinde angeordneten Kragen 15. Auf das Außengewinde 16 des Basiselements 11 ist eine Hülse 10 mittels eines an der Hülse 10 befindlichen, in der Zeichnung nicht dargestellten, zweiten Innengewindes aufschraubbar.
An einer ersten Endfläche 17 der Hülse 10 ist ein Mitnahmeelement 13 angeordnet, welches sich in den Bereich des zweiten Innengewindes der Hülse 10 erstreckt und dort für die Übertragung eines Drehmoments, welches über eine Schraube eingebracht wird, an die Hülse 10 sorgt, sodass die Hülse 10 zum Toleranzausgleich relativ zum Basiselement 11 bewegbar ist.
2 zeigt die Vorrichtung 100, wobei die Vorrichtung an dem ersten Bauteil 12 befestigt ist und das zweite Bauteil 14 sich in der Montageposition befindet, jedoch noch nicht mittels der Vorrichtung 100 und einer Schraube an dem ersten Bauteil 12 fixiert ist. Die auszugleichende Toleranz 21 befindet sich zwischen der ersten Endfläche 17 der Hülse 10 und dem zweiten Bauteil 14.
Ausgehend von dem in 2 dargestellten Montagezustand ist in einem ersten Schritt eine Schraube durch die Durchgangsbohrung 19 im zweiten Bauteil 14 in das Mitnahmeelement 13 einführbar und unter Aufbringung eines Drehmoments kann die Hülse 10 durch die Hemmung im Mitnehmer und die gegenläufig ausgebildeten Innen-und Außengewinde von Hülse 10 und Basiselement 11 relativ zum Basiselement 11 bewegt werden, sodass die Toleranz 21 ausgeglichen wird.
Anschließend wird in einem nächsten Schritt unter Aufbringung des Montagedrehmoments die Hemmung im Mitnehmer überwunden, sodass die Schraube das Material des Mitnehmers im Bereich des zweiten Innengewindes der Hülse durchbricht und in das erste Innengewinde des Basiselements verschraubbar ist. Im finalen Verbindungszustand des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil nach erfolgtem Toleranzausgleich sind die Hülse 10 und der Kragen 15 beabstandet zueinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen der ersten Endfläche 18 der Hülse und dem Kragen der ausgeglichenen Toleranz 21 entspricht.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
10: Hülse
11: Basiselement
12: erstes Bauteil
13: Mitnahmeelement
14: zweites Bauteil
15: Kragen
16: Außengewinde
17: erste Endfläche der Hülse
18: zweite Endfläche der Hülse
19: Durchgangsbohrung
20: Unterseite des Basiselements
21: Toleranz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19839710 A1 [0002]
DE 10004697 A1 [0003]
DE 4224575 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (100) zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils (12) mit einem zu dem ersten Bauteil (12) beabstandeten zweiten Bauteil (14), wobei die Vorrichtung (100) ein mit dem ersten Bauteil (12) verbindbares Basiselement (11) aufweist, wobei das Basiselement (11) ein Außengewinde (16) und ein erstes Innengewinde aufweist, wobei das Außengewinde (16) des Basiselements (11) und das erste Innengewinde des Basiselements (11) gegenläufig zueinander ausgebildet sind, wobei in das erste Innengewinde des Basiselements (11) eine Schraube zur Befestigung des zweiten Bauteils (14) einschraubbar ist, wobei die Vorrichtung (100) eine Hülse (10) mit einem zweiten Innengewinde aufweist, wobei das zweite Innengewinde der Hülse (10) und das Außengewinde (16) des Basiselements (11) ineinander verschraubbar sind, wobei die Hülse (10) ein Mitnahmeelement (13) aufweist, durch welches ein mittels der Schraube, welche in das erste Innengewinde des Basiselements (11) einschraubbar ist, eingebrachtes Drehmoment übertragbar ist, bis sich die Hülse (10) in einer Anschlagsposition an dem zweiten Bauteil (14) befindet.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (100) ausgehend von der Anschlagsposition unter Aufbringung eines Drehmoments in die Schraube in eine Befestigungsposition überführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Basiselement (11) einen Kragen (15) aufweist, wobei im verschraubten Zustand von Basiselement (11) und Hülse (10) die dem ersten Bauteil (12) zugewandte erste Endfläche (18) der Hülse (10) auf dem Kragen (15), insbesondere gegen das Eindringen von Flüssigkeit in das zweite Innengewinde der Hülse (10) abdichtend, aufliegt.
Vorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Mitnahmeelement (13) an der der ersten Endfläche (18) gegenüberliegenden zweiten Endfläche (17) der Hülse (10), insbesondere gegen das Eindringen von Flüssigkeit in das zweite Innengewinde der Hülse (10) abdichtend, angeordnet ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Mitnahmeelement (13) und die Hülse (10) durch ein Spritzgussverfahren hergestellt sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Basiselement (11) mittels Schweißen, Nieten, Schrauben, Anspritzen, Stecken und/oder Kleben an dem ersten Bauteil (12) fixierbar ist.
Verfahren zum verspannenden Verbinden eines ersten Bauteils (12) mit einem zu dem ersten Bauteil (12) beabstandeten zweiten Bauteil (14) unter Verwendung einer Vorrichtung (100) nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, welches die folgenden Schritte umfasst: - Verschrauben der Hülse (10) mit dem Mitnahmeelement (13) auf dem Basiselement (11), bis die erste Endfläche (18) der Hülse (10) auf dem Kragen (15) des Basiselements (11) aufliegt, - Verbinden des Basiselements (11) mit dem ersten Bauteil (12) mittels Schweißen, Nieten, Schrauben, Anspritzen, Stecken und/oder Kleben, - Verschrauben des zweiten Bauteils (14) mit der Vorrichtung (100), wobei eine Schraube zunächst durch eine Durchgangsbohrung (19) im zweiten Bauteil (14) und anschließend durch den Mitnehmer (13) unter Rotation der Hülse (10) in das Innengewinde des Basiselements (11) verschraubt wird, bis die Hülse (10) eine Anschlagsposition am zweiten Bauteil (14) erreicht und unter weiterer Aufbringung des Drehmoments ohne Rotation der Hülse (10) die Schraube in das Innengewinde des Basiselements (11) verschraubt wird, bis ein Befestigungszustand des ersten Bauteils (12) mit dem zweiten Bauteil (14) erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung (100) vor dem Verbinden des Basiselements (11) mit dem ersten Bauteil (12) oder vor dem Verschrauben des zweiten Bauteils (14) mit der Vorrichtung (100) beschichtet wird.